我最近與您分享了TI 全新 Piccolo? F28004x 微控制器 (MCU) 系列的生產公告，該系列針對電源控制應用進行了優(yōu)化。
Piccolo F28004x 用于高性能電源控制的主要特性包括：
· 片上窗口比較器。
· 具有斜率補償?shù)目删幊虜?shù)模轉換器。
· 高分辨率脈沖寬度調制 (PWM) 一次性和全局重載功能可簡化變頻交錯式電源轉換器的實施。
· 可編程 PWM 消隱。
· 高分辨率 PWM 死區(qū)。
· 片上比較器和 PWM 定時器模塊之間的緊密耦合。
· 多個獨立的高速高分辨率模數(shù)轉換器。
· 具有可選并行控制律加速器的高性能浮點中央處理器。
兩個參考設計——交錯式 CCM 圖騰柱無橋功率因數(shù)校正 (PFC) 參考設計和高效、1.6kW 高密度基于 GaN 的 1MHz CRM 圖騰柱 PFC 轉換器參考設計——展示了這些特性在實際系統(tǒng)中的優(yōu)勢。這些設計是圖騰柱功率因數(shù)校正 (PFC) 轉換器參考，非常適合用于電信、服務器和網(wǎng)絡、工業(yè)和電動汽車 (EV) 車載充電 (OBC) 的電源應用。
參考電壓水平（交流輸入，400V直流輸出）和效率（+98.7%）相似，并使用相似的組件（600V 柵極驅動器和氮化鎵 [GaN] 功率級）和特性（軟啟動、自適應死區(qū)時間、相脫落）——但在實施中存在一些關鍵差異。
交錯式連續(xù)導通模式 (CCM) 參考設計展示了一個三相交錯式拓撲結構（圖 1），以 100kHz PWM 進行開關，采用 CCM 操作。該技術通常用于 5kW 及以上需要在中等功率密度下實現(xiàn)高效率的應用。由于開關損耗，開關頻率被限制在 200kHz 左右。
圖 1：用于交錯連續(xù)導通模式 (CCM) 參考設計的 PFC 拓撲
圖騰柱 PFC 轉換器參考設計展示了一個兩相交錯拓撲（圖 2），開關在 1.2MHz PWM 的最大頻率下，具有臨界導通模式 (CRM) 操作。與 CCM 操作相比，CRM 模式避免了開關損耗，并在更高的 PWM 頻率下實現(xiàn)了持續(xù)的高效率。由于高頻，設計可以更小更密集，同時保持高效率。
圖 2：圖騰柱 PFC 轉換器參考設計的 PFC 拓撲
主要挑戰(zhàn)是在整個交流周期內跨線路和負載條件實現(xiàn)零電壓開關 (ZVS)。當輸入電壓增加到直流總線電壓值的一半以上時，這變得很困難，在這種情況下，您只能在沒有任何額外電流饋入電感器的情況下進行谷底開關。在谷底開關和不完全 ZVS 操作的情況下，金屬氧化物半導體場效應晶體管 (MOSFET) 的開關損耗將隨著開關頻率的增加而顯著增加。
在整個 AC 周期內延長 ZVS 操作的解決方案是延長同步開關的導通時間，使電感器中有一個負電流，這將使漏源電壓擺動到零。圖 3 中描述了挑戰(zhàn)和解決方案。理論很簡單，但在整個負載和運行范圍內實施起來非常具有挑戰(zhàn)性，并且依賴于 Piccolo F28004x 實時控制器的功能。
圖 3：CRM 與 CRC (ZVS) 技術
高效、1.6kW 高密度基于 GaN 的 1MHz CRM 圖騰柱 PFC 轉換器參考設計是真正的尖端技術，其實施和效率能力超出了電源客戶目前市場上的產品。為了幫助您開發(fā)類似的產品，我們還提供了一套軟件工具來調整解決方案。用于 C2000? MCU的DigitalPower 軟件開發(fā)套件 (SDK)支持這兩種參考設計。
該 SDK 是一套完整的軟件基礎設施、工具和文檔，旨在最大限度地縮短基于 C2000 MCU 的數(shù)字電源系統(tǒng)的開發(fā)時間。該軟件包括在 C2000 數(shù)字電源評估模塊 (EVM) 上運行的固件和 TI 設計庫中的參考設計，并且是所有數(shù)字電源應用的存儲庫。
DigitalPower SDK 中包含 powerSUITE，這是一個數(shù)字電源軟件設計工具包，其中包括以下組件：
· 解決方案適配器：自定義代碼示例以使用與 TI 解決方案相同的拓撲在示例或自定義硬件上運行。
· 補償設計器：設計數(shù)字補償器以實現(xiàn)您所需的閉環(huán)性能。
· 軟件頻率響應分析儀 (SFRA)：繪制和測量開環(huán)增益（環(huán)路增益波特圖）和設備（功率級）頻率響應，以評估和優(yōu)化數(shù)字電源控制環(huán)路的穩(wěn)定性和魯棒性，如圖所示圖 4。
圖 4：PowerSUITE SFRA 工具顯示交錯式 CCM 參考設計的 PFC 電壓環(huán)路響應
我敢肯定，如果作為一名電源設計師，您已經(jīng)準備好開始了。玩得開心，祝您好運，并留意更多用于尖端電源控制的 TI 參考設計。
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