选择合适的控制器

在当今的高压系统中，磁性元件在整体电源转换级中占据很大一部分。要减小磁性元件的尺寸，必须提高工作频率。接下来需要专用数字控制来管理高压系统的各种高性能要求。这些控制器需要实时运行，精确测量系统参数（如电压、电流和温度）；应用控制算法计算输出命令；支持提高功率密度所需的高频率。实时控制的关键是尽可能缩短检测、处理和控制功能之间的时间。更好的实时信号链性能可实现更快的瞬态响应、更稳定和更精确的功率转换以及更高的功率密度。

实时控制中的一个挑战是极限环振荡，这是指脉宽调制 (PWM) 输出无法物理收敛于控制律的数学解。这会导致 PWM 输出围绕实解振荡，从而导致控制系统不稳定。微控制器 (MCU)（例如 TI 的 C2000™ 实时 MCU）上的高分辨率 PWM (HRPWM) 模块能够以 150ps 的增量调制 PWM 边沿。这比基于系统时钟速率的传统 PWM 产生技术提高了 60 倍（参阅图 6），可实现更高精度的 PWM 边沿。一对互补的波形的周期、相位以及插入的死区时间都有助于实现这种高分辨率技术。

图 6 HRPWM 功能与传统 PWM 生成方法比较。

另一个实时控制难题是在三级逆变器拓扑中需要独特的故障保护。对于三级逆变器，您必须保持正确的关闭顺序，以免损坏 FET，而不是在两级逆变器中立即同时关闭所有 FET。过去，一些设计人员使用外部硬件电路（例如现场可编程门阵列 (FPGA) 或复杂可编程逻辑器件 (CPLD)）来实现这种级别的保护，但这些电路会增加系统成本和开发工作量。

为了解决这个问题，C2000 可配置逻辑块提供了一种通过软件在芯片内部创建自定义逻辑的机制，可以更简单地替代由外部 FPGA 或 CPLD 实现的功能，并且有助于减少系统成本和开发工作量。

宽带隙器件理论上有助于极大地提高效率和功率密度。如果不采用隔离式栅极驱动器和数字控制器等其他元件创新，您将无法在设计中完全实现效率提升。