如何在電源轉(zhuǎn)換應(yīng)用中實現(xiàn)高性能、成本優(yōu)化型實時控制設(shè)計

在持續(xù)需要更高性能和效率的實時電源轉(zhuǎn)換領(lǐng)域，投資可擴展且可持續(xù)的工業(yè)和汽車電源轉(zhuǎn)換解決方案對設(shè)計人員來說至關(guān)重要。這種需求反之導(dǎo)致對實時控制系統(tǒng)資源的需求，例如在伺服驅(qū)動系統(tǒng)，電力與電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施和車載充電應(yīng)用對MCU每秒百萬條指令（MIPS）的計算算力、脈寬調(diào)制器（PWM）和模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器（ADC）數(shù)量。這也導(dǎo)致開發(fā)人員需要以簡單和低風(fēng)險的方式構(gòu)建和維護(hù)其產(chǎn)品線。性能可擴展性和產(chǎn)品組合兼容性為開發(fā)人員提供了一種省力而又經(jīng)濟高效的方式來擴展實時控制資源并維護(hù)長期電源轉(zhuǎn)換解決方案的平臺。

通過分布式架構(gòu)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(yīng)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(zhuǎn)換過程中起著至關(guān)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(tǒng)中的多個功率級。當(dāng)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(fā)生什么？分布式架構(gòu)就是這個問題最好的解決方案。

分布式架構(gòu)的理念如下：連接多個實時控制MCU，以擴展系統(tǒng)可用資源和外設(shè)數(shù)量。該實現(xiàn)方案使設(shè)計人員能夠在不影響產(chǎn)品性能的前提下實現(xiàn)其產(chǎn)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(fù)雜性
- 主機/主處理器上缺少具有外部存儲器接口的外設(shè)

德州儀器的C2000實時控制MCU產(chǎn)品組合解決以上3個問題并實現(xiàn)分布式電源轉(zhuǎn)換架構(gòu)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(shè)計人員通過分布式架構(gòu)優(yōu)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(shè)）可進(jìn)一步優(yōu)化系統(tǒng)架構(gòu)。
- 快速串行接口（FSI）以高達(dá)200 MBPS的速度實現(xiàn)可靠而強大的高速芯片間通信或板間通信。與其他接口協(xié)議（如CAN或SCI）相比，F(xiàn)SI更具優(yōu)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(xiàn)資源可擴展性成為一種省力且穩(wěn)健的接口選項。圖1所示為如何利用FSI來實現(xiàn)多個實時控制MCU的連接，用于太陽能逆變器和其他應(yīng)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(dāng)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(shè)。無論您的主機處理器上是否提供FSI，F(xiàn)28002x都允許設(shè)計人員通過分布式架構(gòu)實現(xiàn)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(chǎn)品組合兼容性簡化遷移和平臺開發(fā)

除資源可擴展性，設(shè)計人員還面臨構(gòu)建和維護(hù)產(chǎn)品平臺的挑戰(zhàn)。為有效地實現(xiàn)這一點，需要一種省力且風(fēng)險低的方法來構(gòu)建從高端到中端再到低端的產(chǎn)品線。
C2000實時控制MCU產(chǎn)品組合提供了跨器件系列的外設(shè)和代碼兼容性，從而減輕了開發(fā)人員使用多種產(chǎn)品的工作量。這簡化了基于類似MCU技術(shù)的產(chǎn)品遷移和構(gòu)建過程，從而實現(xiàn)了可持續(xù)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(chǎn)品中管腳對管腳、外設(shè)和代碼兼容的器件系列。


圖2：整個C2000產(chǎn)品組合的外設(shè)和代碼兼容性

在不斷發(fā)展的汽車和工業(yè)電源轉(zhuǎn)換市場中，設(shè)計人員正在尋求能夠幫助他們應(yīng)對兩個關(guān)鍵設(shè)計挑戰(zhàn)的創(chuàng)新：如何輕松擴展實時控制資源，以及如何構(gòu)建和維護(hù)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(qū)動器等應(yīng)用中實現(xiàn)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(fēng)險且經(jīng)濟高效的解決方案。與此同時，C2000產(chǎn)品組合中器件系列的代碼和外設(shè)兼容性使開發(fā)高效、低風(fēng)險的長期平臺成為可能。F28002x器件系列不僅提供了一種經(jīng)濟有效的方式來通過分布式架構(gòu)擴展實時控制資源，而且還兼容現(xiàn)有的C2000產(chǎn)品組合，使設(shè)計人員能夠構(gòu)建長期、可持續(xù)的解決方案。