利用C2000实时MCU提高GaN数字电源设计实用性
与碳化硅 (sic)fet 和硅基fet 相比，氮化镓 (gan) 场效应晶体管 (fet) 可显著降低开关损耗和提高功率密度。这些特性对于数字电源转换器等高开关频率应用大有裨益，可帮助减小磁性元件的尺寸。
电力电子行业的设计人员需要采用新的技术和方法来提高gan 系统的性能，在利用gan 技术开发现代电源转换系统时，c2000™实时微控制器 (mcu) 可帮助应对各种设计挑战。
c2000实时mcu 的优点
c2000 mcu 等数字控制器具有出色的适用性，适合各种复杂的拓扑和控制算法，例如零电压开关、零电流开关或采用混合磁滞控制的电感器-电感器-电容器 (llc) 谐振直流/直流电源。
c2000 mcu 可提供以下优势：
复杂的时间关键型计算处理。c2000 mcu 拥有高级指令集，可显著减少复杂数学计算所需的周期数。计算时间减少后，可以在不增加mcu 工作频率的情况下提高控制环路频率。
精确控制。c2000 mcu 中的高分辨率脉宽调制器 (pwm) 可提供 150ps的分辨率，而且内置的模拟比较器和可配置逻辑块 (clb) 有助于安全处理出现的各种错误情况。
软件和外设可扩展性。随着系统要求的变化，c2000平台支持向上或向下扩展实时mcu功能，同时保持软件投入，从而减少软件投入加快产品上市速度。例如， tms320f280029c 等低成本c2000 mcu 可在小型服务器电源中实现实时处理和控制；而tms320f28379d 是高频率多相系统中的常用器件。但tms320f28379d 保持了和tms320f280029代码的兼容性。
使用c2000 mcu 应对gan 开关挑战
如前所述，实现更高的开关频率可减小开关转换器中磁性元件的尺寸，但同时这会带来许多控制方面的挑战。例如，在图腾柱功率因数校正 (totem-pole pfc) 拓扑中，减小电感器的尺寸不仅会导致零交叉点处的电流尖峰增加，还会增加死区引起的第三象限损耗，这些影响综合起来会增加总谐波失真 (thd) 并降低效率。
为解决上述问题，c2000实时mcu 通过功能丰富的pwm 启用软启动算法，从而消除电流尖峰并改善thd。c2000 mcu 还拥有扩展的指令集、浮点运算单元 (fpu) 和三角函数加速器 (tmu)，进而显著降低pwm 导通时间等参数的计算时间。计算时间减少还可提高控制环路频率，再结合pwm 的 150ps分辨率，可帮助降低第三象限损耗。
使用ti gan 技术连接c2000 mcu
如图1所示，c2000 mcu、数字隔离器件和gan fet 都是器件连接中必不可少的一部分。
图 1：连接c2000 mcu、数字隔离器和600v gan fet
增强型数字隔离器可帮助抑制瞬态噪声并保护c2000 mcu。c2000 mcu 无需外部逻辑器件，利用其高分辨率 pwm、可配置逻辑块和增强型捕捉模块实现gan fet 的安全性、温度和错误报告等所有功能，从而提供精确的控制输出。600v gan fet 中的集成驱动器可减少由感应振铃导致的系统设计问题。综合使用这些器件便无需增加额外的外部元件，因而可降低总体成本。
结束语
ti c2000实时mcu 和gan fet 协调工作，可为现代数字电源系统提供灵活而简单的解决方案，同时也提供了先进的功能来实现高功率密度且高效的数字电源系统。我们的参考设计都经过全面测试并附有完善的文档说明，可帮助加速高效且高功率密度的数字电源系统的开发进程。
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c2000实时mcu 的优点
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c2000 mcu 可提供以下优势：
复杂的时间关键型计算处理。c2000 mcu 拥有高级指令集，可显著减少复杂数学计算所需的周期数。计算时间减少后，可以在不增加mcu 工作频率的情况下提高控制环路频率。
精确控制。c2000 mcu 中的高分辨率脉宽调制器 (pwm) 可提供 150ps的分辨率，而且内置的模拟比较器和可配置逻辑块 (clb) 有助于安全处理出现的各种错误情况。
软件和外设可扩展性。随着系统要求的变化，c2000平台支持向上或向下扩展实时mcu功能，同时保持软件投入，从而减少软件投入加快产品上市速度。例如， tms320f280029c 等低成本c2000 mcu 可在小型服务器电源中实现实时处理和控制；而tms320f28379d 是高频率多相系统中的常用器件。但tms320f28379d 保持了和tms320f280029代码的兼容性。
使用c2000 mcu 应对gan 开关挑战
如前所述，实现更高的开关频率可减小开关转换器中磁性元件的尺寸，但同时这会带来许多控制方面的挑战。例如，在图腾柱功率因数校正 (totem-pole pfc) 拓扑中，减小电感器的尺寸不仅会导致零交叉点处的电流尖峰增加，还会增加死区引起的第三象限损耗，这些影响综合起来会增加总谐波失真 (thd) 并降低效率。
为解决上述问题，c2000实时mcu 通过功能丰富的pwm 启用软启动算法，从而消除电流尖峰并改善thd。c2000 mcu 还拥有扩展的指令集、浮点运算单元 (fpu) 和三角函数加速器 (tmu)，进而显著降低pwm 导通时间等参数的计算时间。计算时间减少还可提高控制环路频率，再结合pwm 的 150ps分辨率，可帮助降低第三象限损耗。
使用ti gan 技术连接c2000 mcu
如图1所示，c2000 mcu、数字隔离器件和gan fet 都是器件连接中必不可少的一部分。
图 1：连接c2000 mcu、数字隔离器和600v gan fet
增强型数字隔离器可帮助抑制瞬态噪声并保护c2000 mcu。c2000 mcu 无需外部逻辑器件，利用其高分辨率 pwm、可配置逻辑块和增强型捕捉模块实现gan fet 的安全性、温度和错误报告等所有功能，从而提供精确的控制输出。600v gan fet 中的集成驱动器可减少由感应振铃导致的系统设计问题。综合使用这些器件便无需增加额外的外部元件，因而可降低总体成本。
结束语
ti c2000实时mcu 和gan fet 协调工作，可为现代数字电源系统提供灵活而简单的解决方案，同时也提供了先进的功能来实现高功率密度且高效的数字电源系统。我们的参考设计都经过全面测试并附有完善的文档说明，可帮助加速高效且高功率密度的数字电源系统的开发进程。
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