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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! l; z' A. M, g9 U+ D$ L
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。
7 } R: ?8 a: A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
) y& Y3 c$ l$ Q" Y9 S: X时，C2000™实时微控制器 (mcu) 可帮助应对各种设计挑战。% K( w; T+ z z$ C
C2000实时MCU 的优点
]% d) U, }$ X! Z" k* K9 sC2000 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
+ [9 z! h6 A& ~* Y0 ^* J1 j0 T8 X- u滞控制的电感器-电感器-电容器 (LLC) 谐振直流/直流电源。8 ] ]' r2 \1 B- R: i. G
C2000 MCU 可提供以下优势：7 g" Q! e- p- _; g7 V. a
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
' C, X; c6 B, c: y: q后，可以在不增加MCU 工作频率的情况下提高控制环路频率。# a, [/ C7 A4 w
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2 [0 `2 _$ M& E, ~
块 (CLB) 有助于安全处理出现的各种错误情况。+ R; b% R' f9 D3 z1 T8 O* P
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，
9 u$ J5 V" j4 [4 r5 q9 G- {' n从而减少软件投入加快产品上市速度。例如， QX320F280025 等低成本C2000™ MCU 可在小型服务器电源中实现实时
! Q' i4 ?- y$ T9 r2 N/ T* h. Q5 H4 s处理和控制；而QX320F28379D 是高频率多相系统中的常用器件。但QX320F28379D 保持了和QX320F280025代码的; r3 P0 [$ Q0 X: }
兼容性。2 u' T, H$ I: \9 A
使用C2000 MCU 应对GaN 开关挑战7 o: N @6 ` `
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+ M. @+ B* B- ?' {6 @7 X- b* A
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
3 _+ E* p3 r' v3 S+ C% D5 W1 E/ L: P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。
8 i9 S9 b- M, r9 p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
/ J7 }; {7 J: i" h( q8 M' A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
* T) h! K' T$ i+ r: Q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。 ?9 j# k8 e) @. I. X6 p
使用TI GaN 技术连接C2000 MCU* Q* ` R, q9 A
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。 {" o% {2 A j9 {
1图 1：连接C2000 MCU、数字隔离器和600V GaN FET5 ?: T5 m0 T$ t7 {$ W
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1 L' b1 O1 @! u7 \ Q, Y
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
# n+ f2 }$ S& U3 Z( Y& t' G7 R# W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。3 s3 L8 Q# {- j+ s/ D3 h
结束语+ q8 Y) H+ k. {3 P- P( A1 u( _
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
0 k' i: N, k3 F2 ~1 u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
* x' W* g O9 l" c5 }' e+ o的数字电源系统的开发进程。
" {6 N4 j! N7 L+ ^$ K其他资源
' l6 t) N, N r3 E! a阅读白皮书《结合使用TI GaN FET和 C2000实时MCU实现高效的高功率密度数字电源系统》" ?7 j' Z9 z) O- l9 z/ ]9 B3 {; `" r
阅读技术文章《具有集成式驱动器和自我保护功能的GaN FET如何实现下一代工业电源设计》
: q9 D, F) o0 @8 w/ S查看参考设计《采用C2000 MCU的双向高功率密度GaN CCM图腾柱PFC》。* U$ B7 ^0 u6 g C7 \7 j, U" n
阅读应用报告《GaN是否具有体二极管 – 了解GaN的第三象限操作》。
4 l) b+ V9 |. K2 s) w观看TI培训视频“C2000可配置逻辑块 (CLB) 介绍”，详细了解可配置逻辑块的功能。& l: m, W7 j0 j' {! R+ ^- n" a
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