【導讀】隨著功率水平需求的提升和現代電源係統的日趨複雜，對高壓係統的需求也發生了重大變化。為了有效滿足這些需求
，有必要采用實時 MCU huoshuzidianyuankongzhiqilaikongzhixianjindedianyuantuopu，tongguozhexiechusedetuopulaitongshimanzujingxideguigehegezhongdianyuanyaoqiu。benwenjiangtaolunshuzidianyuankongzhizaigaoyayingyongzhongdeyixieyoushi，bingyanshiqiruhezhulixianjindianyuanxitongdeanquangaoxiaoyunxing。

隨著功率水平需求的提升和現代電源係統的日趨複雜，對高壓係統的需求也發生了重大變化。為了有效滿足這些需求，有必要采用實時 MCU huoshuzidianyuankongzhiqilaikongzhixianjindedianyuantuopu，tongguozhexiechusedetuopulaitongshimanzujingxideguigehegezhongdianyuanyaoqiu。benwenjiangtaolunshuzidianyuankongzhizaigaoyayingyongzhongdeyixieyoushi，bingyanshiqiruhezhulixianjindianyuanxitongdeanquangaoxiaoyunxing。

提高係統可靠性並保護電力電子設備

可靠性對於確保高壓係統不間斷運行至關重要。通過為電力電子設備提供可靠的過壓、過流和熱應力保護
，可以延長元件的使用壽命、提高安全性、降低維護成本並更大限度減少停機時間，從而確保高效可靠的性能，避免意外故障。

過去廉價而簡單的分立式模擬產品缺乏必要的靈活性和穩健性
，無法大規模投入使用
，特別是在混合動力和電動汽車
、能源基礎設施和電力輸送等快速增長的領域，這些領域對高壓電力電子設備的要求越來越高。

因此，數字電源在電源拓撲選擇、係統級功能和安全保護等方麵的表現更為出色，同時更大限度減少了項目從原型階段進入量產階段而需要分配的設計人員總數。

實時 MCU heshuzigelishidianyuankongzhiqikeyitigaocileixitongdekekaoxing。zhexieqijianjianggengdaxiandujiangdijianceyucaozuozhijiandeyanchi
，quebaoduifuzaibianhuaheganraozuochukuaisuzhunquedexiangying。zheyangjiunengtigaowendingxing
，jiangdiduishuntaishijiandeyiganxing，bingtishengzhengtixingneng。

MCU 和數字電源控製器還能快速檢測過流
、過(guo)壓(ya)和(he)過(guo)熱(re)等(deng)故(gu)障(zhang)
，並(bing)觸(chu)發(fa)即(ji)時(shi)保(bao)護(hu)措(cuo)施(shi)，從(cong)而(er)為(wei)電(dian)力(li)電(dian)子(zi)設(she)備(bei)提(ti)供(gong)保(bao)護(hu)。這(zhe)些(xie)器(qi)件(jian)能(neng)精(jing)確(que)控(kong)製(zhi)電(dian)源(yuan)開(kai)關(guan)和(he)調(tiao)製(zhi)方(fang)法(fa)
，在(zai)安(an)全(quan)範(fan)圍(wei)內(nei)優(you)化(hua) FET 的性能，並更大限度減少元件應力。

能夠同時控製多個功率級

現代高壓係統的功率水平和複雜性不斷提高，這往往意味著一個係統內要運行多個功率級。因此，需要一個功能強大的實時 MCU 或數字控製器來同時控製所有這些器件。

一yi個ge示shi例li是shi用yong於yu太tai陽yang能neng應ying用yong的de微wei型xing逆ni變bian器qi。典dian型xing的de微wei型xing逆ni變bian器qi係xi統tong涉she及ji多duo個ge功gong率lv級ji，包bao括kuo將jiang太tai陽yang能neng電dian池chi板ban產chan生sheng的de電dian力li轉zhuan換huan為wei高gao直zhi流liu總zong線xian電dian壓ya並bing隨sui後hou將jiang直zhi流liu電dian轉zhuan換huan為wei電dian網wang交jiao流liu電dian的de直zhi流liu/直流功率級。德州儀器的 C2000™ 實時 MCU 可以驅動這些功率級
，同時提供高級監測和輔助控製功能。基於 GaN 的 1.6kW 雙向微型逆變器參考設計有一個能夠處理所有四個直流/直流升壓功率級的 TMS320F280039C MCU，以及一個轉換器-電感器-電感器-電感器-轉換器和一個單相圖騰柱功率因數校正器 (PFC)。新款 TMS320F28P550SJ 的計算能力更強，擁有多達 24 個脈寬調製通道和 39 個模數轉換器通道
，因此能夠支持六塊甚至更多的光伏電池板。

德州儀器的數字電源控製器（如 UCD3138A）可用於同時控製多個功率級。一個示例是服務器 PSU 等交流/直流應用中的功率因數校正 (PFC)。另一個示例是適用於 48V 或 12V 等電信電源的高壓直流/直(zhi)流(liu)轉(zhuan)換(huan)器(qi)。為(wei)了(le)實(shi)現(xian)多(duo)種(zhong)器(qi)件(jian)型(xing)號(hao)來(lai)支(zhi)持(chi)不(bu)同(tong)功(gong)率(lv)水(shui)平(ping)並(bing)滿(man)足(zu)不(bu)同(tong)地(di)區(qu)的(de)需(xu)求(qiu)，使(shi)用(yong)分(fen)立(li)式(shi)模(mo)擬(ni)控(kong)製(zhi)器(qi)的(de)經(jing)驗(yan)豐(feng)富(fu)的(de)設(she)計(ji)人(ren)員(yuan)必(bi)須(xu)重(zhong)新(xin)計(ji)算(suan)、測(ce)試(shi)和(he)驗(yan)證(zheng)他(ta)們(men)的(de)工(gong)作(zuo)。使(shi)用(yong)數(shu)字(zi)電(dian)源(yuan)控(kong)製(zhi)器(qi)
，隻(zhi)需(xu)一(yi)個(ge)器(qi)件(jian)即(ji)可(ke)控(kong)製(zhi)整(zheng)個(ge)係(xi)統(tong)，並(bing)且(qie)在(zai)不(bu)同(tong)的(de)項(xiang)目(mu)之(zhi)間(jian)更(geng)改(gai)電(dian)壓(ya)和(he)電(dian)流(liu)閾(yu)值(zhi)等(deng)參(can)數(shu)主(zhu)要(yao)通(tong)過(guo)固(gu)件(jian)實(shi)現(xian)
，因(yin)此(ci)可(ke)以(yi)節(jie)省(sheng)設(she)計(ji)團(tuan)隊(dui)的(de)寶(bao)貴(gui)時(shi)間(jian)。此(ci)外(wai)
，數(shu)字(zi)電(dian)源(yuan)控(kong)製(zhi)器(qi)提(ti)供(gong)額(e)外(wai)的(de)靈(ling)活(huo)性(xing)
、通信能力和輔助控製功能。為了在運行日益複雜的功率級時實現出色的可靠性和可擴展性，數字電源控製器和實時 MCU 為需要高壓 FET 的終端設備提供了多種選擇。

最大化軟件和硬件解決方案的投資

在當今的高壓係統中，對冗餘性

、國(guo)際(ji)標(biao)準(zhun)合(he)規(gui)性(xing)以(yi)及(ji)降(jiang)低(di)工(gong)程(cheng)設(she)計(ji)活(huo)動(dong)外(wai)部(bu)依(yi)賴(lai)性(xing)的(de)需(xu)求(qiu)日(ri)益(yi)增(zeng)長(chang)。可(ke)擴(kuo)展(zhan)的(de)平(ping)台(tai)應(ying)通(tong)過(guo)兼(jian)容(rong)的(de)硬(ying)件(jian)和(he)軟(ruan)件(jian)支(zhi)持(chi)各(ge)種(zhong)設(she)計(ji)。德(de)州(zhou)儀(yi)器(qi)提(ti)供(gong)參(can)考(kao)設(she)計(ji)、評估模塊、調試器和程序等資源
，幫助客戶在不同應用中更快地評估數字電源控製器和 MCU，從而降低對定製電路板開發的需求。德州儀器還提供用於不同係統配置的軟件庫和固件示例，旨在加快原型設計和軟件開發。Fusion Digital Power™ Studio 等 GUI 工具能夠快速調整和優化通常需要外部元件才能執行的參數，並支持針對原型設計和量產需求進行器件編程。UCD3138A 生態係統中提供的資源概況如圖 1 所示。

圖 1: UCD3138A 數字電源控製器生態係統

圖 2 展示了 C2000 實時 MCU 的生態係統
，其中包括各種應用、產品
、硬件平台、開發工具和軟件開發套件。

圖 2: C2000 實時 MCU 生態係統

數字電源控製器與實時 MCU 的不同應用場合

適合使用數字電源控製器的場合：

• 在zai設she計ji中zhong需xu要yao數shu字zi技ji術shu的de靈ling活huo性xing和he輔fu助zhu控kong製zhi功gong能neng
，而er不bu需xu要yao完wan全quan定ding製zhi電dian源yuan控kong製zhi律lv
，同tong時shi希xi望wang利li用yong具ju有you專zhuan用yong反fan饋kui環huan路lu的de數shu字zi電dian源yuan外wai設she來lai實shi現xian更geng高gao的de帶dai寬kuan。
• 在應用中更希望通過簡單易用的 GUI 進行參數調整和優化，而不是通過嚴謹的固件開發來實現此目的。
• 更希望采用適合電源控製的 ARM 內核，並通過雙存儲器組輕鬆進行實時固件更新，從而實現零停機時間。

適合使用實時 MCU 的場合：

在設計中需要精確的自適應控製和對係統狀況的快速響應，例如在動態並網逆變器或電機驅動器中。

• 在應用中需要執行複雜算法

，例如先進調製技術或預測性控製策略。
• 需要無縫集成外設
、通信接口或複雜的係統診斷來實現全麵的係統監測和控製。

上述要點彙總於圖 3 中
，另請參閱 TI.com 上的數字電源技術頁麵。

圖 3: 德州儀器電源控製器格局

結語

建設更可持續的未來取決於電動汽車、雙向能量收集和存儲係統以及更高效的數據中心等高壓應用的增長，這些應用需要先進的多級保護方案才能充分發揮其潛力。

借jie助zhu德de州zhou儀yi器qi的de高gao壓ya實shi時shi控kong製zhi技ji術shu產chan品pin係xi列lie，您nin可ke以yi靈ling活huo可ke靠kao地di同tong時shi控kong製zhi多duo個ge功gong率lv級ji，並bing通tong過guo配pei套tao的de生sheng態tai係xi統tong更geng大da限xian度du提ti高gao項xiang目mu之zhi間jian的de知zhi識shi產chan權quan利li用yong率lv。

其他資源

閱讀以下應用手冊：

• UCD3138x 器件簡介
• 使用 C2000 實時微控製器進行開發的必備指南

查看以下參考設計：

• 1kW 數字控製電流模式 LLC 參考設計
• 適用於電信和服務器 PSU、配備電表且效率為 97.5% 的 1kW 緊湊型數字 PFC 參考設計
• 基於 GaN 的 1.6kW 雙向微型逆變器參考設計

關於德州儀器 (TI)

德州儀器是一家全球性的半導體公司
，從事設計
、製造和銷售模擬和嵌入式處理芯片，用於工業、汽車、個人電子產品
、tongxinshebeiheqiyexitongdengshichang。womenzhiliyutongguobandaotijishurangdianzichanpingengjingjishiyong
，rangshijiegengmeihao。rujin，meiyidaichuangxindoujianlizaishangyidaichuangxindejichushang，shiwomendejishubiandegengkekao
、更經濟、更節能，從而實現半導體在電子產品領域的廣泛應用。

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