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小鹏的混碳方案其实今年8月份就宣布已实现量产落地了，之所当前才写混碳的相关内容，一方面是SiC价格跌的厉害，业内都在讨论混碳还有没有前途。另一方面最近搭载小鹏同轴800V混碳电驱的小鹏X9发布。借此机会就好好聊聊小鹏的这款混碳模块，包括其是如何将MCU的6路PWM调制为12路驱动信号的，以及最关键的四种控制策略。

先说说这款混碳模块的背景，首先混碳方案可以解决性能与成本的矛盾。

◎纯SiC方案：效率高，但为了满足整车大电流（加速能力）需求，需要使用大量昂贵的SiC芯片，导致成本极高。

◎纯Si IGBT方案：成本低，大电流能力强，但在中小电流时导通损耗大，且开关速度慢，拉低了整体效率。

◎混碳模块就是把SiC和IGBT并联功率模块通过控制开关顺序，可以达到兼顾中小电流效率和峰值电流能力的目的。而且当前国家测试标准（CLTC）主要是中低电流工况，因此需要提升中小电流下的效率，所以小鹏的混碳电驱才能有93.5%CLTC效率。

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小鹏DPWM混碳控制方案

但是仅有混合结构还不够，如何协调两个开关的工作才是关键。传统的SiC功率模块或IGBT功率模块是通过微控制单元MCU（PWM信号发生器）发出的六路PWM（脉冲宽度调制，Pulse - Width Modulation）信号进行驱动控制的。然而对于混碳功率模块来说，传统的控制策略是难以对组合后两类功率模块实现最优控制的。

小鹏的这款混碳模块其实就是在原有的控制层面进行优化，在多加一个PWM信号分配模块，用来调制出用于驱动混合功率模块实现不同模式所需的脉宽波。更具体的来讲就是在控制混碳功率模块时，在传统的MCU（PWM信号发生器）和功率模块之间，加入了一个以CPLD或FPGA为核心的驱动装置。这个装置不仅接管了MCU生成复杂驱动波形的负担，还能根据需求灵活、实时地调整驱动策略，从而同时实现优化性能和降低MCU负载两大目标。

（Complex Programmable Logic Device，复杂可编程逻辑器件。Field - Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）

其驱动装置主要包含两个核心模块PWM信号调制模块、PWM信号分配模块。并集成了一系列辅助功能以确保安全可靠，比如死区控制模块、脉宽检测模块、故障锁存模块和安全模块等。

驱动装置的核心作用是对MCU送来的六路脉宽波进行调制，生成一系列候选驱动波形。然后，分配模块会根据目标模式指令，从中精准选取两组目标波形，分别发送给混合功率模块中的两类功率单元。其精髓在于PWM信号调制模块如何通过灵活的逻辑运算，从原始波形生成四种不同的驱动波形，从而实现多种工作模式的。

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核心机制是调制与分配

调制模块的核心是对输入脉宽波做“延时+逻辑运算”，生成4路候选脉宽波。延时单元对原始的每路PWM波进行两种不同的延时，产生两个“第延时一脉宽波”。逻辑单元再将原始波与这两个延时波进行“与”、“或”等组合逻辑运算，最终得到第一脉宽波（外脉宽波） 和第二脉宽波（内脉宽波）。外脉宽波比原始波更“宽”，内脉宽波更“窄”，它们边沿的时间差可调。

在基础波形上，逻辑单元通过“异或”运算得到第三脉宽波（On-Off PWM），并从延时单元的中间寄存器提取第四脉宽波（开通PWM）。

分配模块响应“目标模式指令”，选取2组目标脉宽波。将目标脉宽波分别发送给 SiC 模块和 IGBT 模块，驱动混碳模块进入目标模式。

当检测到输入脉宽过窄时，会自动切换到纯碳模式（仅驱动SiC）或纯硅模式（仅驱动IGBT），防止因脉冲过窄导致的控制异常，提升系统的鲁棒性。且在CPLD/FPGA内还集成了硬件死区生成电路，作为MCU软件死区的安全冗余，防止上下桥臂直通，确保功率模块安全。此外还集成了主动短路（ASC）、自由轮（FW）和上下桥互锁等安全功能。当故障发生时，能快速响应，将系统切入安全状态，保护功率器件和整车系统。

总结

小鹏的混碳控制方案是以CPLD/FPGA为载体，集成PWM调制、分配及多重安全模块，将MCU的6路PWM调制为12路驱动信号，实现了4种核心工作模式及单碳/单硅应急模式的动态切换，既通过定制化脉宽适配实现混碳模块最优性能，又能降低MCU负载、节省PCB面积，且安全冗余充足。