選擇合適的控制器

在當今的高壓系統中，磁性元件在整體電源轉換級中占據很大一部分。要減小磁性元件的尺寸，必須提高工作頻率。接下來需要專用數字控制來管理高壓系統的各種高性能要求。這些控制器需要實時運行，精確測量系統參數（如電壓、電流和溫度）；應用控制算法計算輸出命令；支持提高功率密度所需的高頻率。實時控制的關鍵是盡可能縮短檢測、處理和控制功能之間的時間。更好的實時信號鏈性能可實現更快的瞬態響應、更穩定和更精確的功率轉換以及更高的功率密度。

實時控制中的一個挑戰是極限環振蕩，這是指脈寬調制 (PWM) 輸出無法物理收斂于控制律的數學解。這會導致 PWM 輸出圍繞實解振蕩，從而導致控制系統不穩定。微控制器 (MCU)（例如 TI 的 C2000? 實時 MCU）上的高分辨率 PWM (HRPWM) 模塊能夠以 150ps 的增量調制 PWM 邊沿。這比基于系統時鐘速率的傳統 PWM 產生技術提高了 60 倍（參閱圖 6），可實現更高精度的 PWM 邊沿。一對互補的波形的周期、相位以及插入的死區時間都有助于實現這種高分辨率技術。

另一個實時控制難題是在三級逆變器拓撲中需要獨特的故障保護。對于三級逆變器，您必須保持正確的關閉順序，以免損壞 FET，而不是在兩級逆變器中立即同時關閉所有 FET。過去，一些設計人員使用外部硬件電路（例如現場可編程門陣列 (FPGA) 或復雜可編程邏輯器件 (CPLD)）來實現這種級別的保護，但這些電路會增加系統成本和開發工作量。

為了解決這個問題，C2000 可配置邏輯塊提供了一種通過軟件在芯片內部創建自定義邏輯的機制，可以更簡單地替代由外部 FPGA 或 CPLD 實現的功能，并且有助于減少系統成本和開發工作量。

寬帶隙器件理論上有助于極大地提高效率和功率密度。如果不采用隔離式柵極驅動器和數字控制器等其他元件創新，您將無法在設計中完全實現效率提升。