移相全桥DC-DC变换器快速设计与开发

2023-12-08

前文中我们分享了移相全桥电路的设计与电路建模仿真,本篇将基于PPEC-86CA3A移相全桥数字电源控制芯片以及PPEC Workbench开发软件带领大家进行实际移相全桥DC-DC变换器的设计与开发。

移相全桥变换器设计与开发

一、 外围电路设计与硬件平台搭建外围电路设计移相全桥DC-DC变换器快速设计与开发 (https://ic.work/) 电源管理 第1张

这里给出了PPEC-86CA3A移相全桥数字电源控制芯片的采样、PWM驱动以及硬件保护等外围电路设计图,大家可参考上图进行外围电路搭建与连接。

硬件平台搭建

移相全桥DC-DC变换器的硬件测试平台如图:

移相全桥DC-DC变换器快速设计与开发 (https://ic.work/) 电源管理 第2张

大家可根据前文介绍的参数设计方法进行电源拓扑的器件选型,再按照外围电路设计图搭建PWM驱动电路、采样电路以及保护电路并与电源控制核心进行连接。

二、
移相全桥快速开发

1、在PC端安装PPECWorkbench软件,并将电源控制核心PPEC-86CA3A与PC端进行连接;

2、新建工程

移相全桥DC-DC变换器快速设计与开发 (https://ic.work/) 电源管理 第3张

打开PPEC Workbench软件,点击起始页“新建工程”或左侧工作栏“新建”按钮,进入工程项目新建导航页。

移相全桥DC-DC变换器快速设计与开发 (https://ic.work/) 电源管理 第4张

选择“移相全桥(PFSB)”拓扑。

3、设置控制参数

▍工作模式:可以选择“恒压”输出以及“恒流”输出两种模式;

▍设定电压/设定电流:“恒压”模式下电源的输出额定电压/“恒流”模式下电源的输出额定电流;

▍限定电流/限定电压:“恒压”模式下电源的输出最大电流限值/“恒流”模式下电源的输出最大电压限值;

▍PWM频率:PWM信号的开关频率;

▍PWM死区时间:移相控制过程中PWM信号的死区时间;

▍KP/KI:PI环路中的比例系数/PI环路中的积分时间常数;

▍设定电压上限:设定电压/限定电压的设置最大值;

▍设定电流上限:设定电流/限定电流的设置最大值。

移相全桥DC-DC变换器快速设计与开发 (https://ic.work/) 电源管理 第5张

这里以恒压工作模式为例,设定电压100V,限定电流2A,其他参数可参考上图进行设计。

4、设置启动参数

设定主继电器闭合电压阈值以及主继电器闭合时间。

移相全桥DC-DC变换器快速设计与开发 (https://ic.work/) 电源管理 第6张

当检测电压大于“主继电器闭合电压阈值”时,经过”主继电器闭合时间”继电器自动闭合,参数可参考上图进行设置。

5、设置保护参数

设置输入欠压、输入过压、输入过流、输出过压、输出过流、输出过载的保护阈值,可参考下图进行设置。

移相全桥DC-DC变换器快速设计与开发 (https://ic.work/) 电源管理 第7张

当检测到某一参数超过设定的保护阈值时,电源控制核心会停止PWM输出,同时PPEC Workbench故障信息栏会显示具体的故障信息。

6、选择通讯端口

若存在设备连接可在端口号下拉菜单里进行端口选择,若不存在设备连接则端口号下拉为空。

移相全桥DC-DC变换器快速设计与开发 (https://ic.work/) 电源管理 第8张

本例中的通讯端口为“COM3”。点击“完成”新建移相全桥工程。

7、设备连接

点击左侧工作栏“连接”按钮,初次连接需要设置密码,一般为6位数字,初始密码为“666666”。

移相全桥DC-DC变换器快速设计与开发 (https://ic.work/) 电源管理 第9张

8、参数下发

移相全桥DC-DC变换器快速设计与开发 (https://ic.work/) 电源管理 第10张

击工作栏“下发参数”按钮将已选择的参数一键下发至芯片,右键“下发参数”按钮可进行下发参数的勾选,可以选择部分参数进行下发。

移相全桥DC-DC变换器快速设计与开发 (https://ic.work/) 电源管理 第11张

待下发状态进度条加载完毕即完成参数下发。

9、调试

点击工作栏“调试”按钮进入调试界面。

移相全桥DC-DC变换器快速设计与开发 (https://ic.work/) 电源管理 第12张

调试界面可进行开环调试、采样校正、运行参数显示、控制参数设置、故障信息显示以及实时波形显示。

功能验证一、采样校正

为了实现采样值与实际值的匹配,需通过设置采样的增益与偏置进行校正,这里以输出电压为例

移相全桥DC-DC变换器快速设计与开发 (https://ic.work/) 电源管理 第13张

1、在电源设备非运行状态,外部稳压源连接到设备输出电压采样端;

2、调节外部电压源输出电压,记录两组不同的软件采样值与万用表测量的实际值;

3、在PPEC Workbench软件调试界面点击“采样校正”;

4、在区切换到输出电压通道,在左侧(②、④)填入实际值,右侧(③、⑤)填入相应的采样值;

5、点击“校正”按钮,采样校正完成。

二、保护功能验证移相全桥DC-DC变换器快速设计与开发 (https://ic.work/) 电源管理 第14张

在电源设计阶段已经对保护阈值进行设置,可点击工作栏“设置”按钮进行保护阈值的查询或修改。

为保障设备安全运行,在调试前对保护功能进行验证,这里以“输出过压保护”的功能验证为例:

移相全桥DC-DC变换器快速设计与开发 (https://ic.work/) 电源管理 第15张

1、在电源设备非运行状态,外部稳压源连接到设备输出电压采样端;

2、调节外部电压源输出至大于设定输出过压保护阈值(400V)的电压;

3、观察PPEC Workbench的故障信息栏是否显示“输出过压”故障信息。

设备其他的保护功能可参照上面的方法进行验证。

三、开环调试

在PPEC Workbench软件调试界面点击“开环调试”。在开环调试界面内对“移相角度”“波形数量”“PWM频率”进行设置,具体参数定义如下:

▍移相角度(0~359.9度):滞后臂与超前臂相差角度,取值范围为0~359.9度;

▍波形数量(0~65K):PWM脉冲数量,PWM到达脉冲数量后停止输出,设置0时则为连续输出模式,大于0则为脉冲输出模式;

▍PWM频率:PWM输出频率,取值范围0~100kHz。

这里采用连续输出模式进行开环调试操作:

首先设置移相角为90度,脉冲数量为0,PWM频率为20KHz,点击“输出”按键,利用万用表测量输出电压;

②然后调整移相角度为180度,用万用表测量输出电压。

移相全桥DC-DC变换器快速设计与开发 (https://ic.work/) 电源管理 第16张

移相全桥DC-DC变换器快速设计与开发 (https://ic.work/) 电源管理 第17张

两次操作的输出电压如图,移相90度输出电压为28.3V,移相180度输出电压为55.9V,符合开环输出移相控制规律。

四、闭环调试

开环验证无误后,点击PPEC Workbench软件设备控制区的“运行”按钮,并利用万用表测量输出电压。

移相全桥DC-DC变换器快速设计与开发 (https://ic.work/) 电源管理 第18张

如上图所示:设定电压100V,闭环输出电压稳定在99.7V,闭环调试结果符合预期。

移相全桥DC-DC变换器快速设计与开发 (https://ic.work/) 电源管理 第19张

同样,可以按照上述步骤进行恒流电源的设计与调试,这里就不再赘述,输出1A的恒流源的闭环调试结果如上图。

完成调试之后,可通过工作栏“固化参数”功能将工程参数写入到PPEC-86CA3A芯片中,参数保存不受芯片掉电影响。然后可点击工作栏“保存”按钮将工程参数保存至本地。

以上就是利用PPEC-86CA3A进行移相全桥变换器的设计与开发的全部过程了,真的是非常的简单便捷。接下来就带大家了解一下今天我们用到的研发黑科技!

研发黑科技一、PPEC-86CA3A

PPEC-86CA3A是一款应用于移相全桥电源拓扑的电源控制芯片,其内部囊括电力电子核心算法,可为电源研发企业提供稳定可靠的隔离型DC/DC控制方案

二、PPEC Workbench

PPEC Workbench软件是武汉森木磊石科技有限公司研发的图形化编程平台,配合PPEC系列控制核心使用。

移相全桥DC-DC变换器快速设计与开发 (https://ic.work/) 电源管理 第20张

其采用菜单式配置模式,设计流程清晰明了,参数观测清晰直观,无需代码编程即可实现电源的参数设计与开发,降低了电源开发门槛,为电源研发企业降本增效。

文章推荐

相关推荐