智能能源意味著電力生成，分配和消耗的智能水平。在某種程度上，這已被政府強(qiáng)加給公用事業(yè)公司，但它比單純的立法更加深刻。更廣泛的社會(huì)良知意味著它現(xiàn)在影響著所有形式和各個(gè)層面的權(quán)力處理方式。

越來(lái)越多地嵌入儀表，電器，機(jī)械甚至建筑物中的“智能”旨在幫助控制能量。不斷擴(kuò)大的全球人口和有限的化石燃料，再加上利用這些資源對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響，正在導(dǎo)致世界能源格局發(fā)生變化。

可再生能源正變得越來(lái)越重要。國(guó)際能源機(jī)構(gòu)最近公布了數(shù)據(jù)，表明能源生產(chǎn)和消費(fèi)的關(guān)鍵領(lǐng)域如何進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)“巴黎協(xié)定”的目標(biāo)。電動(dòng)汽車，太陽(yáng)能光伏和陸上風(fēng)電場(chǎng)正在滿足當(dāng)前的預(yù)期，而其他舉措包括碳捕獲和儲(chǔ)存以及提高燃煤發(fā)電效率則不然。其他形式的可再生能源（如核電和儲(chǔ)能）的指標(biāo)顯示需要做出更多努力，如運(yùn)輸，工業(yè)和消費(fèi)應(yīng)用（如家用電器和照明）等終端市場(chǎng)也需要更多的努力。

能源效率低下的一個(gè)重要因素是轉(zhuǎn)換階段自然會(huì)產(chǎn)生損失，但正在開(kāi)發(fā)的技術(shù)和技術(shù)可以幫助最小化它們。該行業(yè)繼續(xù)向數(shù)字領(lǐng)域過(guò)渡，與純粹的模擬方法相比，它提供了更好的控制，靈活性和效率。由于這種轉(zhuǎn)變，越來(lái)越多的解決方案結(jié)合了一系列專門(mén)針對(duì)電源轉(zhuǎn)換的功能。

監(jiān)測(cè)能源使用情況

智能電表目前正在許多國(guó)家推出，以便讓消費(fèi)者更好地控制其能源使用，并幫助公用事業(yè)公司監(jiān)控需求，確保他們只生產(chǎn)足夠的能源來(lái)滿足這一需求。公用事業(yè)公司越了解消費(fèi)者的習(xí)慣，就越容易采用對(duì)環(huán)境負(fù)責(zé)的能源生產(chǎn)和分銷方法。雖然術(shù)語(yǔ)“智能電表”涵蓋了這個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域，但它們的功能可能會(huì)有很大差異。有些人可能只是將數(shù)據(jù)傳回公用事業(yè)提供商，而其他人可能會(huì)讓房主全面了解他們的能源使用情況。

賽普拉斯半導(dǎo)體的FM4 S6E2Dx系列微控制器面向?qū)で箝_(kāi)發(fā)可與智能電表接口并提供豐富信息的系統(tǒng)的OEM。它可以構(gòu)成家庭能源管理系統(tǒng)（HEMS）的核心，如圖1和圖2所示。它集成了ARM Cortex-M4F內(nèi)核和圖形子系統(tǒng)，以及許多其他外圍設(shè)備，以支持有線和無(wú)線接口。

在同一系列中，F(xiàn)M0 + S6E1A1系列針對(duì)不同形式的電機(jī)控制進(jìn)行了能量管理優(yōu)化。無(wú)刷直流電機(jī)（BLDC）和永磁同步電機(jī)（PMSM）的數(shù)字控制是能源管理領(lǐng)域，是優(yōu)化的關(guān)鍵。兩種類型的電動(dòng)機(jī)都存在于越來(lái)越多的工業(yè)機(jī)器和消費(fèi)電器中，并且一直是努力提高能效的主題。磁場(chǎng)定向控制（FOC）是一種使PMSM和BLDC的驅(qū)動(dòng)和控制更加高效的技術(shù)，但它確實(shí)需要相對(duì)較高的處理能力。FM0 + S6E1A系列非常適用于BLDC和PMSM電機(jī)的FOC，這些應(yīng)用完全受制造商賽普拉斯半導(dǎo)體公司設(shè)計(jì)指南的支持。

電源轉(zhuǎn)換

雖然一些電器使用交流電源供電，但更多電器需要降壓和穩(wěn)壓直流電源，這使得開(kāi)關(guān)模式電源（SMPS）的使用非常廣泛。向數(shù)字控制的轉(zhuǎn)變使原始設(shè)備制造商能夠生產(chǎn)更小，更高效的SMPS，并繼續(xù)努力進(jìn)一步提高這一關(guān)鍵領(lǐng)域的效率。

該dsPIC33F系列數(shù)字信號(hào)控制器（DSC）的從Microchip的適用于智能電源轉(zhuǎn)換，提供動(dòng)態(tài)控制和環(huán)路調(diào)整，預(yù)測(cè)控制環(huán)路算法以及針對(duì)不同功率級(jí)別的操作靈活性。這種級(jí)別的數(shù)字控制旨在消除對(duì)標(biāo)準(zhǔn)模擬控制回路的需求，同時(shí)提供更好的控制。調(diào)節(jié)由DSC上運(yùn)行的軟件控制，支持用于非線性預(yù)測(cè)和自適應(yīng)控制的數(shù)字補(bǔ)償算法。簡(jiǎn)而言之，電源能夠更好地處理輸入功率和負(fù)載的變化，以便在各種條件下以最佳效率運(yùn)行。在這種情況下，DSC上運(yùn)行的算法使用高速和高帶寬ADC以及高速PWM收集的反饋。

如圖4所示，dsPIC33F還能夠通過(guò)Boost-PFC算法實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正，使用平均電流模式控制。通過(guò)計(jì)算整流輸入電壓，輸出電壓誤差補(bǔ)償器和電壓前饋輸出的乘積，以數(shù)字方式導(dǎo)出參考電流。即使在運(yùn)行此應(yīng)用程序時(shí)，dsPIC33F也為其他應(yīng)用程序軟件提供了充足的處理空間。