如何在電源轉換應用中實現高性能、成本優化型實時控制設計

在持續需要更高性能和效率的實時電源轉換領域，投資可擴展且可持續的工業和汽車電源轉換解決方案對設計人員來說至關重要。這種需求反之導致對實時控制系統資源的需求，例如在伺服驅動系統，電力與電網基礎設施和車載充電應用對MCU每秒百萬條指令（MIPS）的計算算力、脈寬調制器（PWM）和模擬-數字轉換器（ADC）數量。這也導致開發人員需要以簡單和低風險的方式構建和維護其產品線。性能可擴展性和產品組合兼容性為開發人員提供了一種省力而又經濟高效的方式來擴展實時控制資源并維護長期電源轉換解決方案的平臺。

通過分布式架構擴展實時控制資源

可再生能源的興起推動了諸如太陽能逆變器等應用中使用更高功率水平。隨著功率水平的提高，需要更多在功率轉換過程中起著至關重要作用的實時控制資源，例如MIPS、PWM和ADC。解決此需求的典型方法是通過單個中央控制器控制太陽能逆變器系統中的多個功率級。當該控制器資源不足以解決更高的功率水平和越來越多的功率級時，會發生什么？分布式架構就是這個問題最好的解決方案。

分布式架構的理念如下：連接多個實時控制MCU，以擴展系統可用資源和外設數量。該實現方案使設計人員能夠在不影響產品性能的前提下實現其產品所要求的性能和效率。

-       多芯片解決方案的成本

-       通過隔離和接口速度連接多個器件的復雜性

-       主機/主處理器上缺少具有外部存儲器接口的外設

德州儀器的C2000實時控制MCU產品組合 解決以上3個問題并實現分布式電源轉換架構的真正價值：

-   德州儀器的C2000實時控制MCU系列的最新版本TMS320F28002x系列價格低廉，可幫助設計人員通過分布式架構優化BOM成本。C2000實時控制MCU系列中的豐富功能（如加速器、可配置邏輯、模擬比較器和外設）可進一步優化系統架構。

-   快速串行接口（FSI）以高達200 MBPS的速度實現可靠而強大的高速芯片間通信或板間通信。與其他接口協議（如CAN或SCI）相比，FSI更具優勢。CAN或SCI等速率低且不提供擺率補償，這使它們并不適合作為連接多個MCU隔離通信的解決方案。由于FSI固有的擺率補償功能和速度，連接多個MCU來實現資源可擴展性 成為一種省力且穩健的接口選項。圖1所示為如何利用FSI來實現多個實時控制MCU的連接，用于太陽能逆變器和其他應用中的擴展MIPS、PWM和ADC。 

-   F28002x中引入的主機接口控制器（HIC）使MCU可充當橋接器，最終使主處理器能夠間接獲得控制器上的FSI和其他外設。無論您的主機處理器上是否提供FSI，F28002x都允許設計人員通過分布式架構實現可擴展性。

圖1：利用FSI連接多個控制器以獲得可擴展的資源

通過產品組合兼容性簡化遷移和平臺開發

除資源可擴展性，設計人員還面臨構建和維護產品平臺的挑戰。為有效地實現這一點，需要一種省力且風險低的方法來構建從高端到中端再到低端的產品線。

C2000實時控制MCU產品組合提供了跨器件系列的外設和代碼兼容性，從而減輕了開發人員使用多種產品的工作量。這簡化了基于類似MCU技術的產品遷移和構建過程，從而實現了可持續的平臺解決方案。圖2所示為C2000實時控制MCU –從高端到中端再到低端的第三代產品中管腳對管腳、外設和代碼兼容的器件系列。

圖2：整個C2000產品組合的外設和代碼兼容性

在不斷發展的汽車和工業電源轉換市場中，設計人員正在尋求能夠幫助他們應對兩個關鍵設計挑戰的創新：如何輕松擴展實時控制資源，以及如何構建和維護長期的平臺解決方案。通過FSI連接多個C2000實時控制MCU以在太陽能逆變器和分布式多軸伺服驅動器等應用中實現可擴展的MIPS、PWM和ADC是一種可擴展實時控制資源的高效、低風險且經濟高效的解決方案。與此同時，C2000產品組合中器件系列的代碼和外設兼容性使開發高效、低風險的長期平臺成為可能。F28002x器件系列不僅提供了一種經濟有效的方式來通過分布式架構擴展實時控制資源，而且還兼容現有的C2000產品組合，使設計人員能夠構建長期、可持續的解決方案。