TI：即時控制技術實現可靠/可擴充的高電壓設計

為了確保一致運作，可靠性對高電壓系統來說至關重要。可靠地保護電力電子免受過電壓、過電流和熱應力影響，可延長元件使用壽命、增強安全性、降低維護成本，並將停機時間降至最低，進而確保可在不會發生非預期故障的情況下，享有兼具效率與效益的性能。

過去低價且簡單的離散式類比產品缺乏必要的靈活性和穩健性，因此無法大規模使用，特別是在混合動力與電動車、能源基礎設施和電力輸送等快速成長的領域中更是如此，而這些領域對高電壓電力電子的需求正逐漸增加。因此，就功率拓撲結構選項、系統層級功能與保護等方面而言，數位電源可提供更強大的能力，且在讓專案脫離原型製作階段並進入生產時，所需配置的設計師總人數也可降至最低。

即時MCU與數位隔離式電源控制器，可強化這類系統的可靠性。其可將感測與動作間的延遲降到最低，確保迅速且準確地回應負載變化和干擾。如此可改善穩定性、降低對暫態事件的敏感性，並提升整體性能。

MCU和數位電源控制器也可迅速偵測如過電流、過電壓與過熱等故障，並觸發即時保護措施，藉此保護電力電子。其可精準控制電源切換和調變技術，進而在安全限制內實現最佳FET性能，同時將元件應力降至最低。

現代高電壓系統的功率位準與複雜性均有所提升，而這通常代表單一系統內會執行多個功率級。這需要採用具有足夠能力的即時MCU或數位控制器，以同時控制所有功率級。

太陽能應用的微逆變器便是一個例子。典型的微逆變器系統涵蓋多個功率級，包括將太陽能板產生的電力轉換為高DC匯流排電壓，然後將DC電源轉換為供電網使用之AC電源的DC/DC級。TI的C2000即時MCU可驅動功率級，同時提供進階的監控和內務處理功能。GAN型1.6kW雙向微型逆變器參考設計包含可處理所有四個DC/DC升壓級的TMS320F280039C MCU，外加轉換器-電感器-電感器-電感器-轉換器和單相位圖騰柱功率因數校正(PFC)。新的TMS320F28P550SJ能支援六個以上的光電板，這歸功於更高的運算能力、最多24個的脈衝寬度調變通道，以及39個類比轉數位轉換器通道。

如UCD3138A等TI數位電源控制器可用於同時控制多個級。在伺服器PSU等AC-DC應用中的功率因數校正(PFC)就是其中一例。另一個例子是48V或12V電信電源的HV DC轉DC轉換器。為了在不同功率位準和區域中實作許多不同版本，使用離散式類比控制器的老練設計師必須重新計算、測試和驗證其工作。有了數位電源控制器，單一裝置就可控制整個系統，且在不同專案間變更電壓和電流閾值等參數時，大多皆可在韌體中進行，讓工程團隊可省下有限的時間。此外，數位電源控制器可提供額外的彈性、通訊和內務處理功能。數位電源控制器和即時MCU可為需要高電壓FET的終端設備提供多種選項，以透過最高的可靠性和可擴展性，操作日益複雜的功率級。

在現今的高電壓系統中，對冗餘性、國際標準合規性以及減少依賴外部各方進行工程設計活動的需求，日益增加。可擴充的平台應可透過相容的硬體和軟體，支援各種設計。TI提供如參考設計、評估模組、偵錯器與程式等資源，有助於更快速地在不同應用間評估數位電源控制器與MCU，進而減少開發自訂電路板的需求。TI也對不同系統配置提供軟體資料庫和韌體範例，以加速原型製作與軟體開發。Fusion Digital Power Studio等GUI工具有助於快速調整參數並將其最佳化，這通常是需要外部元件才可進行的作業，此外也支援對原型製作與生產進行裝置編程。

針對考量採用數位電源控制器與即時MCU的時機，說明如下。

考量採用數位電源控制器：

• 您的設計需要數位的彈性與內務處理功能、不需完全自訂電源供應控制法則，同時會運用具專屬回饋迴路以提高頻寬的數位電源週邊設備
• 為了簡化使用，因此偏好透過GUI調整參數並將其最佳化的應用，而不是透過嚴格的韌體開發。
• 偏好針對電源供應控制將ARM核心最佳化，並搭配雙記憶體組以輕鬆進行即時韌體更新，進而實現零停機時間。

考量採用即時MCU：

• 您的設計需要精準的適應性控制並對系統狀況快速做出回應，例如動態併網逆變器或馬達驅動。
• 需要執行複雜演算法的應用，例如進階調變技術或預測性控制策略。
• 需要與週邊裝置、通訊介面或複雜系統診斷無縫整合，以進行全方位的系統監控與控制時。

能否打造更永續的未來端視高電壓應用的成長而定，例如電動車、雙向能源採集與儲存系統，以及效率更高的資料中心等，而這類應用需要先進的多層級保護機制，才能發揮其完整潛能。

運用TI高電壓即時控制技術產品組合，您就能可靠地同時控制多個功率級，並且享有可在不同專案間充分使用智慧財產的彈性及生態系統。