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隨著服務(wù)器和數(shù)據(jù)中心在世界各地的應(yīng)用越來越廣泛，對穩(wěn)定和高效的單片機(jī)服務(wù)器電源的需求越來越強(qiáng)勁，以應(yīng)對不斷增加的功耗。隨著需要更多的集成中央處理單元、圖形處理單元和加速器來提高服務(wù)器和數(shù)據(jù)中心的計(jì)算速度，功耗一直在迅速增長。電力效生了電源設(shè)備(PSU)的發(fā)展，以提供高能效、快速瞬態(tài)響應(yīng)、高功率密度和更大的電源容量。

  高能效

高能效服務(wù)器PSU可以降低運(yùn)行數(shù)據(jù)中心的成本及其對環(huán)境的影響，從而降低功耗，提高電源與負(fù)載之間的功率傳輸效率。這種能力使數(shù)據(jù)中心能夠滿足日益嚴(yán)格的能效標(biāo)準(zhǔn)(如80plus)，在各種負(fù)荷范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)高于平均水平的鈦級能效，并向環(huán)境排放更少的二氧化碳。

  快速瞬態(tài)響應(yīng)

在服務(wù)器電源的應(yīng)用中，在負(fù)載和輸入瞬態(tài)不斷變化的情況下，具有快速瞬態(tài)響應(yīng)有助于實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定可靠的系統(tǒng)運(yùn)行。此外，系統(tǒng)需要滿足服務(wù)器電源原始設(shè)備制造商更嚴(yán)格的瞬態(tài)響應(yīng)規(guī)范:在2.5A/5/5之間實(shí)現(xiàn)80%到100%的負(fù)載跳躍。圖1顯示了這些參數(shù)。

圖1：瞬態(tài)響應(yīng)參數(shù)

  功率密度更高，電源容量更大

服務(wù)器和數(shù)據(jù)中心的功耗正在增加，因此需要更大的電源容量。氮化鎵(gan)和其他電源技術(shù)可以通過在更小的空間內(nèi)提供更大的電源容量來實(shí)現(xiàn)更小的電源。為了實(shí)現(xiàn)電源系統(tǒng)中的高功率密度并減少整個系統(tǒng)的材料清單，使用實(shí)時微控制器(MCU)控制高開關(guān)頻率非常重要。

  克服服務(wù)器PSU的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)

  服務(wù)器PSU制造商面臨幾個設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，以實(shí)現(xiàn)上述優(yōu)勢，例如：

  實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的電源拓?fù)?，如圖騰柱無橋功率因數(shù)校正和控制算法，包括電感-電感-電容諧振直流/直流轉(zhuǎn)換、零電壓開關(guān)、零電流開關(guān)、同步整流時序和混合滯后控制。

  啟用實(shí)時控制性能，加速控制電路的執(zhí)行

在保持更高的開關(guān)頻率的同時，使用GaN和碳化硅(SiC)等寬帶間隙功率的開關(guān)頻率。

為了滿足服務(wù)器PSU系統(tǒng)對電源效率和功率密度持續(xù)增長的要求，實(shí)時MCU需要具備低延遲信號鏈、高脈寬調(diào)制(PWM)靈活性和分辨率、高控制回路速度和高開關(guān)頻率等幾個關(guān)鍵特性。圖2顯示了一個示例PSU框圖。

圖2：典型的雙控制器架構(gòu)，具有交流/直流和直流/直流級服務(wù)器電源

  TMS320F200039CC2000?實(shí)時MCU提供上述所有功能，也有助于滿足或減少服務(wù)器PSU的設(shè)計(jì)預(yù)算。通過靈活創(chuàng)新的功能，他們將繼續(xù)改進(jìn)集成的實(shí)時信號鏈(檢測、處理和控制)。F28003x系列顯示在圖3中。

  圖3:F28003MCU擴(kuò)展

  高精度檢測

F280039CMCU通過其集成的模擬元件(包括一個4MSPS模數(shù)轉(zhuǎn)換器，可以靈活管理轉(zhuǎn)換啟動，具有11個有效位數(shù)和一個后處理塊)，實(shí)現(xiàn)了服務(wù)器PSU的高能效和快速瞬態(tài)響應(yīng)。MCU還集成了一個具有優(yōu)化電源控制功能的快速模擬比較器，具有消除隱蔽、延遲觸發(fā)、峰值電流模式控制、斜率補(bǔ)償?shù)忍攸c(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)精確的功率轉(zhuǎn)換。

  高性能處理

  F280039C基于32位數(shù)字信號處理器體系結(jié)構(gòu)，可提供超過240mips的實(shí)時性能，具有浮點(diǎn)單元和三角函數(shù)加速器的特點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)更高的功率密度和高瞬態(tài)響應(yīng)，可以處理復(fù)雜的嚴(yán)格計(jì)算時間要求。

  靈活的高分辨率控制

在大功率服務(wù)器PSU系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)更大的電源容量并保持相位同步是非常重要的，即使在高頻下。F280039C提供了一個具有150ps分辨率的PWM通道，具有底部開關(guān)、延遲觸發(fā)、死區(qū)時間調(diào)整和全局重新加載等功能。它可以準(zhǔn)確地控制復(fù)雜的電源拓?fù)浜涂刂扑惴?。集成的可配置邏輯塊進(jìn)一步增強(qiáng)了PWM的靈活性，并與gan技術(shù)無縫連接，實(shí)現(xiàn)高功率密度。

  服務(wù)器PSU系統(tǒng)中C2000實(shí)時MCU的其他優(yōu)勢

  F280039CMCU除了電源管理和快速實(shí)時控制的趨勢外，還可以滿足服務(wù)器PSU的其他熱點(diǎn)要求：

  在線固件更新可以無縫切換到新的情況下無縫切換到新固件，通過多組模型和更快的閃存組擦除時間，可以大大降低軟件成本。

  從PMBus到控制器局域網(wǎng)(CAN)總線(和可能的CAN-FD)的通信接口，可以實(shí)現(xiàn)更快、更高的數(shù)據(jù)速度和可靠的主機(jī)通信。

  在這個更加互聯(lián)的世界里，通過加密功能(如高級加密標(biāo)準(zhǔn)、安全啟動和安全JTAG協(xié)議)實(shí)現(xiàn)安全，可以保護(hù)代碼和數(shù)據(jù)免受外部攻擊，解決行業(yè)問題。

   F280039CMCU在C2000MCU平臺上擴(kuò)展，提供集成功能，可以幫助您實(shí)現(xiàn)高級實(shí)時控制，降低材料清單成本。F28003XMCU系列通過解鎖GAN和SiC等寬帶間隙技術(shù)的所有潛力，實(shí)現(xiàn)了更高的能效、更高的功率密度和更快的響應(yīng)時間，與這些技術(shù)相輔相成。簡單易用的軟件可以加速服務(wù)器PSU設(shè)計(jì)師的開發(fā)。