電動自行車是將馬達整合於自行車，以協助騎車人減少踩腳踏板所費的體力。而利用電子控制單元(ECU)控制電動自行車，根據騎車人踩腳踏板所付出的體力來提供相應的電動助力，則是目前電動車設計方向。在這裡，微控制器相當於ECU的大腦，負責三相無刷直流馬達的換向並處理騎行所需的電動助力。
本文以英飛凌8位元微控制器(MCU) XC864為例，說明電動自行車的設計方案。這款微控制器採用小型TSSOP-20封裝，並具有適用於三相無刷直流馬達應用的CAPCOM馬達控制模組。腳踏板運動透過計時器2(Timer2)來測量，以運算協助騎車人順利騎行所需的助力。此外，它還有過流與過壓保護功能。
電動自行車解決方案
XC864基於相容產業標準8051處理器的XC800核心，具備擷取比較單元(CAPCOM)和10位元類比數位轉換器(ADC)。這些功能使得XC864適用於三相無刷直流(BLDC)馬達應用，如電動自行車等。該控制器的主要功能包括三相對稱PWM(帶自動死區產生)、可與PWM同步觸發的快速ADC、硬體故障處理與自動霍爾效應感測器解碼及硬體雜訊過濾等。
CAPCOM有一組檢測無刷直流馬達內嵌霍爾感測器訊號的輸入接腳(CCPOS0,1,2)。馬達轉動時，CAPCOM透過傳送適當的馬達驅動訊號，對任何霍爾感測器訊號改變做出自主響應。CAPCOM可同步三組高邊低邊訊號，以開關MOSFET為馬達轉動提供電能。若產生過流情況，電流感應機制可透過連接CTRAP接腳，立即禁用馬達。
圖1:XC864 8位元微處理器架構圖。
對於無刷直流馬達，下一多通道狀態值取決於霍爾輸入模式。霍爾模式(CURH)與調變模式(MCMP)之間是有緊密關聯的。因為馬達的種類不同，所以驅動馬達的調變模式也可以有所不同。因此，界定霍爾模式及其相關調變模式之間關聯時保留較大靈活性是有利的。CCU6透過一個暫存器儲存實際霍爾模式(CURHS)、下一預期霍爾模式(EXPHS)和它的輸出模式(MCMPS)來實現這一功能。在每一個正確的霍爾事件中，新的霍爾模式及其相關輸出模式可以透過軟體載入(從預定義表中)至MCMOUTS暫存器。這有助於微控制單元為下一即將到來的正確霍爾事件做好準備，因而可使其即時做出響應。
無刷直流模式下，計時器12的通道0執行擷取功能，通道1與通道2執行比較功能。檢測到有效霍爾邊緣後，計時器12的計數值將被擷取至通道0(代表實際馬達轉速)，然後計時器12將被重置。當計時器達到通道1中的比較值時，輸出將透過觸發MCMP位字段的轉移來切換。此觸發事件可結合實施雜訊過濾(正確霍爾事件)的幾個必須條件並可將下一多通道狀態同步至調變源(避免輸出線峰值)。通道1比較功能可作為輸入至輸出切換的相位延遲，該功能對採用無感測器反電動勢技術而非霍爾感測器是必須的。
圖2：電動自行車架構圖
通道2的比較值可作為指示馬達目的速度遠小於所需值(可能由異常負載變化而導致)的超時觸發(中斷)。
大多數情況下，與電源開關行為相關的打開或關閉時間是不對稱的。如果打開電源設備所花時間比關閉該電源設備所花時間短，就會產生一個比較普遍的問題。這將導致轉換器橋臂產生短路，可能會損壞整個系統。為了從硬體上解決該問題，CCU6帶有一個可程式死區計數器，這將延遲切換訊號(主用至被用邊緣未被延遲)的備用至主用邊緣。
暫存器T12DTC控制計時器12比較通道的死區產生。每個通道均可透過位DTEx獨立啟用/禁用死區產生。這三個通道中的每一個通道均可通其自有觸發器及啟用訊號獨立工作。
自陷功能允許脈寬調變輸出對輸入接腳/CTRAP狀態作出反應。該功能可在自陷輸入被啟動時(例如因過流導致的緊急停止)關閉電源設備。處於自陷狀態時，所選擇的輸出將強制轉入備用狀態，並將停止任何主用調變。
