選擇合適的控制器

在現今的高壓系統中，磁性元件佔據整個功率轉換階段的大部分。若要縮小磁性元件的尺寸，您必須提高運作頻率。以下是專屬數位控制的要求，可管理高壓系統的各種高性能需求。這些控制器必須即時運作，準確地測量系統參數 (例如電壓、電流和溫度)；運用控制演算法計算輸出命令；並支援提升功率密度所需的高頻率。即時控制的關鍵是將感測、處理與控制功能的時間減到最少。更優異的即時訊號鏈性能可帶來更快速的瞬態回應、更穩定且精準的功率轉換，以及更高的功率密度。

即時控制的其中一個挑戰是限制循環，也就是脈衝寬度調變 (PWM) 輸出無法在精確運算解決方案上實際收斂至控制定律。這會導致 PWM 輸出在真實解決方案周圍振盪，進而造成控制系統不穩定。 TI 的 C2000™ 即時 MCU 等微控制器 (MCU) 上的高解析度 PWM (HRPWM) 模組，能夠以 150-ps 的增量調變 PWM 邊緣。這比基於系統時脈速率的傳統 PWM 建立技術強大六十倍 (請參閱 圖 6)，並且可以在 PWM 邊緣位置實現更高的準確度。波形的週期、與其互補的相位關係以及死區插入時間，都有助於實現這種高解析度技術。

圖 6 HRPWM 功能與傳統 PWM 產生方法。

另一個即時控制挑戰，是三階變流器拓撲對獨特故障保護的需求。三階變流器不需要立即在二階變流器中立即切換所有 FET，就三階變流器而言，您必須維持正確的關閉順序以避免損壞 FET。以往，有些設計人員使用現場可編程邏輯閘陣列 (FPGA) 或複雜的可編程邏輯裝置 (CPLD) 等外部硬體電路來達到此層級的防護，但這些電路會增加系統成本與開發時間。

為解決此問題，C2000 可配置邏輯區塊提供了一種透過軟體，在晶片內建立自訂邏輯的機制，提供更簡單的選項來取代外部 FPGA 或 CPLD 所實現的功能，並有助於縮減系統成本和開發時間。

寬能隙裝置可幫助大幅提升效率與功率密度：理論上。若沒有隔離式閘極驅動器及數位控制器等其他元件創新，您的設計將無法完全實現效率的提升。