日本テキサス・インスツルメンツは、このたび、新しい技術記事「C2000マイコン・ファミリの最新デバイスを使用した、イーサネットによるVienna整流器の制御とモニタリング」を公開しました。自動車メーカーは電気自動車（EV）に多額の投資を始めていますが、最近発表されたレポートによると、EV市場は2019年の300万台から2030年までに2,700万台へと拡大すると予想されています。これは、21.1%の年平均成長率に当たります。このようなEV市場の成長に伴い、EV用の公共充電オプションの需要も急激に増大するでしょう。
EV充電ステーションは、電気自動車給電機器（EVSE）に関して3つのレベルに分類することができます。図1に、この3種類のEVSEの相違点を示します。

図1：EV充電器の分類

レベル3のEVSE（DC急速チャージャ）は、レベル1、2とは異なり、ACからDCへの電力変換が充電ステーションで行われます。そのため、高電圧のDC電力をバッテリに供給することが可能になり、充電時間が短縮されます。このDC急速チャージャの高電力レベルをサポートするため、AC/DC整流器には3相AC入力PFC（力率補正）段が使用されます。Vienna整流器は、その3レベルのスイッチング実装、効率の高さ、入力電流の高調波の低さ、部品にかかる電圧ストレスの抑制、および電力密度の高さから、この段のトポロジに望ましい製品です。この記事では、C2000マイコンを使用した、イーサネットによるVienna整流器の制御とモニタリングについて解説します。
TIのVienna整流器をベースとした3相力率補正（PFC）のリファレンス・デザインでは、新しいC2000 F2838xマイコンを使用します。C2000製品ポートフォリオに新たに加わったF2838xファミリは、クリティカルな通信タスクの負担を軽減する機能を持つ接続マネージャを備え、システムの性能向上に役立ちます。図2は、F2838xファミリの構成図です。

図2：『TMS320F28388D』の構成図

この新しい接続マネージャのサブシステムは、Arm®Cortex®-M4 CPUを基盤としています。統合されたアナログ/デジタルの周辺機能の他に、EtherCAT、イーサネット、CAN-FD（Controller Area Network with Flexible Data Rate）、AES（Advanced Encryption Standard）といった先進的な通信プロトコルが利用できるので、リアルタイム制御と通信アーキテクチャを統合した設計が可能になり、マルチコントローラ・システムでの要件が軽減されます。
図3は、C2000 デバイスを使用し、イーサネットによる開始/終了制御機能とパラメータ（電圧、電流、電力）モニタリング機能を組み合わせて、Vienna整流器ベースの3相PFCコンバータを包括的にデジタル制御できるよう実装した図です。