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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& K& p5 b. ~* O2 O
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。
" c [$ m; a( z. _& M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7 P; D. j( p/ j( h% j* \4 `3 @
时，C2000™实时微控制器 (mcu) 可帮助应对各种设计挑战。
: C0 A1 a( l$ f0 s+ d& gC2000实时MCU 的优点* p9 z: b9 H3 z, _/ M1 D ~$ ?: R
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. e$ J7 F" ?: b( s
滞控制的电感器-电感器-电容器 (LLC) 谐振直流/直流电源。
+ F: Z/ }3 _8 T# E5 kC2000 MCU 可提供以下优势：( o! f/ X5 W3 w T& M* F& {3 {: {
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& _+ e" w; V3 o) m! n- n
后，可以在不增加MCU 工作频率的情况下提高控制环路频率。& K# s1 |+ Y/ b. C
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
- p/ y( ^ H& T* x1 K块 (CLB) 有助于安全处理出现的各种错误情况。
% B/ V3 {( M) K* R8 ~$ B0 l3 @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，& ^0 a- ~* _8 @3 b" Q6 ^
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
5 O; u, e; Y/ W, ^( m. K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
! Q; D4 \ r0 c, Q/ N1 u5 \: Y兼容性。
! _7 m I, ]9 t使用C2000 MCU 应对GaN 开关挑战3 C3 o) e/ U& |9 X5 n
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5 p* `7 K& I8 x* k- B
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: `5 ^" t7 P! }$ v" p- w" P7 F
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。
% v* ~8 _/ i4 m ~' I; m, `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0 H8 a" l' y8 k: }* w! b
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
* ~6 Y3 r1 ?5 ]4 x# O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。3 E8 W- G; ]% E' y/ N5 ~: z
使用TI GaN 技术连接C2000 MCU
% D/ v J% _& 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。
: X' v/ \! a6 R( ]5 ]2 `' r/ w. i1图 1：连接C2000 MCU、数字隔离器和600V GaN FET
, ~. u$ c0 r+ t5 A$ b5 f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 L6 n& x" z- W7 g) S! P) c
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+ @3 e, |# D- v$ u N$ M( ^
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。- r) ^" ?8 G! p" |( _' [8 v. L A
结束语5 i) o+ w7 P& p8 l6 D! O
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
& y' r1 c' ?( S- w; y( q' Z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
6 u- l2 b: e/ }- x的数字电源系统的开发进程。& W& O4 O' J8 J v" k6 z; ]
其他资源/ ~% B: Q1 C+ h7 f6 w8 x$ p
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》6 B4 ~8 p4 l( Y
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》" H# L* S2 H! j+ X% C( v
查看参考设计《采用C2000 MCU的双向高功率密度GaN CCM图腾柱PFC》。
8 E( A% z( S8 L. I9 H2 F( H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》。
3 r* j. f3 E/ }0 W6 h1 G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。
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