移相全橋DC-DC變換器快速設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)

前文中我們分享了移相全橋電路的設(shè)計(jì)與電路建模仿真，本篇將基于PPEC-86CA3A移相全橋數(shù)字電源控制芯片以及PPEC Workbench開(kāi)發(fā)軟件帶領(lǐng)大家進(jìn)行實(shí)際移相全橋DC-DC變換器的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)。

移相全橋變換器設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)

一、 外圍電路設(shè)計(jì)與硬件平臺(tái)搭建外圍電路設(shè)計(jì)

這里給出了PPEC-86CA3A移相全橋數(shù)字電源控制芯片的采樣、PWM驅(qū)動(dòng)以及硬件保護(hù)等外圍電路設(shè)計(jì)圖，大家可參考上圖進(jìn)行外圍電路搭建與連接。

硬件平臺(tái)搭建

移相全橋DC-DC變換器的硬件測(cè)試平臺(tái)如圖：

大家可根據(jù)前文介紹的參數(shù)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行電源拓?fù)涞钠骷x型，再按照外圍電路設(shè)計(jì)圖搭建PWM驅(qū)動(dòng)電路、采樣電路以及保護(hù)電路并與電源控制核心進(jìn)行連接。

二、
移相全橋快速開(kāi)發(fā)

1、在PC端安裝PPECWorkbench軟件，并將電源控制核心PPEC-86CA3A與PC端進(jìn)行連接；

2、新建工程

打開(kāi)PPEC Workbench軟件，點(diǎn)擊起始頁(yè)“新建工程”或左側(cè)工作欄“新建”按鈕，進(jìn)入工程項(xiàng)目新建導(dǎo)航頁(yè)。

選擇“移相全橋（PFSB）”拓?fù)洹?/p>

3、設(shè)置控制參數(shù)

▍工作模式：可以選擇“恒壓”輸出以及“恒流”輸出兩種模式；

▍設(shè)定電壓/設(shè)定電流：“恒壓”模式下電源的輸出額定電壓/“恒流”模式下電源的輸出額定電流；

▍限定電流/限定電壓：“恒壓”模式下電源的輸出最大電流限值/“恒流”模式下電源的輸出最大電壓限值；

▍PWM頻率：PWM信號(hào)的開(kāi)關(guān)頻率；

▍PWM死區(qū)時(shí)間：移相控制過(guò)程中PWM信號(hào)的死區(qū)時(shí)間；

▍KP/KI：PI環(huán)路中的比例系數(shù)/PI環(huán)路中的積分時(shí)間常數(shù)；

▍設(shè)定電壓上限：設(shè)定電壓/限定電壓的設(shè)置最大值；

▍設(shè)定電流上限：設(shè)定電流/限定電流的設(shè)置最大值。

這里以恒壓工作模式為例，設(shè)定電壓100V，限定電流2A，其他參數(shù)可參考上圖進(jìn)行設(shè)計(jì)。

4、設(shè)置啟動(dòng)參數(shù)

設(shè)定主繼電器閉合電壓閾值以及主繼電器閉合時(shí)間。

當(dāng)檢測(cè)電壓大于“主繼電器閉合電壓閾值”時(shí)，經(jīng)過(guò)"主繼電器閉合時(shí)間"繼電器自動(dòng)閉合，參數(shù)可參考上圖進(jìn)行設(shè)置。

5、設(shè)置保護(hù)參數(shù)

設(shè)置輸入欠壓、輸入過(guò)壓、輸入過(guò)流、輸出過(guò)壓、輸出過(guò)流、輸出過(guò)載的保護(hù)閾值，可參考下圖進(jìn)行設(shè)置。

當(dāng)檢測(cè)到某一參數(shù)超過(guò)設(shè)定的保護(hù)閾值時(shí)，電源控制核心會(huì)停止PWM輸出，同時(shí)PPEC Workbench故障信息欄會(huì)顯示具體的故障信息。

6、選擇通訊端口

若存在設(shè)備連接可在端口號(hào)下拉菜單里進(jìn)行端口選擇，若不存在設(shè)備連接則端口號(hào)下拉為空。

本例中的通訊端口為“COM3”。點(diǎn)擊“完成”新建移相全橋工程。

7、設(shè)備連接

點(diǎn)擊左側(cè)工作欄“連接”按鈕,初次連接需要設(shè)置密碼，一般為6位數(shù)字，初始密碼為“666666”。

8、參數(shù)下發(fā)

擊工作欄“下發(fā)參數(shù)”按鈕將已選擇的參數(shù)一鍵下發(fā)至芯片，右鍵“下發(fā)參數(shù)”按鈕可進(jìn)行下發(fā)參數(shù)的勾選，可以選擇部分參數(shù)進(jìn)行下發(fā)。

待下發(fā)狀態(tài)進(jìn)度條加載完畢即完成參數(shù)下發(fā)。

9、調(diào)試

點(diǎn)擊工作欄“調(diào)試”按鈕進(jìn)入調(diào)試界面。

調(diào)試界面可進(jìn)行開(kāi)環(huán)調(diào)試、采樣校正、運(yùn)行參數(shù)顯示、控制參數(shù)設(shè)置、故障信息顯示以及實(shí)時(shí)波形顯示。

功能驗(yàn)證一、采樣校正

為了實(shí)現(xiàn)采樣值與實(shí)際值的匹配，需通過(guò)設(shè)置采樣的增益與偏置進(jìn)行校正，這里以輸出電壓為例：

1、在電源設(shè)備非運(yùn)行狀態(tài)，外部穩(wěn)壓源連接到設(shè)備輸出電壓采樣端；

2、調(diào)節(jié)外部電壓源輸出電壓，記錄兩組不同的軟件采樣值與萬(wàn)用表測(cè)量的實(shí)際值；

3、在PPEC Workbench軟件調(diào)試界面點(diǎn)擊“采樣校正”；

4、在①區(qū)切換到輸出電壓通道，在左側(cè)（②、④）填入實(shí)際值，右側(cè)（③、⑤）填入相應(yīng)的采樣值；

5、點(diǎn)擊“校正”按鈕，采樣校正完成。

二、保護(hù)功能驗(yàn)證

在電源設(shè)計(jì)階段已經(jīng)對(duì)保護(hù)閾值進(jìn)行設(shè)置，可點(diǎn)擊工作欄“設(shè)置”按鈕進(jìn)行保護(hù)閾值的查詢或修改。

為保障設(shè)備安全運(yùn)行，在調(diào)試前對(duì)保護(hù)功能進(jìn)行驗(yàn)證，這里以“輸出過(guò)壓保護(hù)”的功能驗(yàn)證為例：

1、在電源設(shè)備非運(yùn)行狀態(tài)，外部穩(wěn)壓源連接到設(shè)備輸出電壓采樣端；

2、調(diào)節(jié)外部電壓源輸出至大于設(shè)定輸出過(guò)壓保護(hù)閾值（400V）的電壓；

3、觀察PPEC Workbench的故障信息欄是否顯示“輸出過(guò)壓”故障信息。

設(shè)備其他的保護(hù)功能可參照上面的方法進(jìn)行驗(yàn)證。

三、開(kāi)環(huán)調(diào)試

在PPEC Workbench軟件調(diào)試界面點(diǎn)擊“開(kāi)環(huán)調(diào)試”。在開(kāi)環(huán)調(diào)試界面內(nèi)對(duì)“移相角度”、“波形數(shù)量”和“PWM頻率”進(jìn)行設(shè)置，具體參數(shù)定義如下：

▍移相角度（0~359.9度）：滯后臂與超前臂相差角度，取值范圍為0~359.9度；

▍波形數(shù)量（0~65K）：PWM脈沖數(shù)量，PWM到達(dá)脈沖數(shù)量后停止輸出，設(shè)置0時(shí)則為連續(xù)輸出模式，大于0則為脈沖輸出模式；

▍PWM頻率：PWM輸出頻率，取值范圍0~100kHz。

這里采用連續(xù)輸出模式進(jìn)行開(kāi)環(huán)調(diào)試操作：

①首先設(shè)置移相角為90度，脈沖數(shù)量為0，PWM頻率為20KHz，點(diǎn)擊“輸出”按鍵，利用萬(wàn)用表測(cè)量輸出電壓；

②然后調(diào)整移相角度為180度，用萬(wàn)用表測(cè)量輸出電壓。

兩次操作的輸出電壓如圖，移相90度輸出電壓為28.3V，移相180度輸出電壓為55.9V，符合開(kāi)環(huán)輸出移相控制規(guī)律。

四、閉環(huán)調(diào)試

開(kāi)環(huán)驗(yàn)證無(wú)誤后，點(diǎn)擊PPEC Workbench軟件設(shè)備控制區(qū)的“運(yùn)行”按鈕，并利用萬(wàn)用表測(cè)量輸出電壓。

如上圖所示：設(shè)定電壓100V，閉環(huán)輸出電壓穩(wěn)定在99.7V，閉環(huán)調(diào)試結(jié)果符合預(yù)期。

同樣，可以按照上述步驟進(jìn)行恒流電源的設(shè)計(jì)與調(diào)試，這里就不再贅述，輸出1A的恒流源的閉環(huán)調(diào)試結(jié)果如上圖。

完成調(diào)試之后，可通過(guò)工作欄“固化參數(shù)”功能將工程參數(shù)寫(xiě)入到PPEC-86CA3A芯片中，參數(shù)保存不受芯片掉電影響。然后可點(diǎn)擊工作欄“保存”按鈕將工程參數(shù)保存至本地。

以上就是利用PPEC-86CA3A進(jìn)行移相全橋變換器的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)的全部過(guò)程了，真的是非常的簡(jiǎn)單便捷。接下來(lái)就帶大家了解一下今天我們用到的研發(fā)黑科技！

研發(fā)黑科技一、PPEC-86CA3A

PPEC-86CA3A是一款應(yīng)用于移相全橋電源拓?fù)涞碾娫纯刂菩酒?，其?nèi)部囊括電力電子核心算法，可為電源研發(fā)企業(yè)提供穩(wěn)定可靠的隔離型DC/DC控制方案。

二、PPEC Workbench

PPEC Workbench軟件是武漢森木磊石科技有限公司研發(fā)的圖形化編程平臺(tái)，配合PPEC系列控制核心使用。

其采用菜單式配置模式，設(shè)計(jì)流程清晰明了，參數(shù)觀測(cè)清晰直觀，無(wú)需代碼編程即可實(shí)現(xiàn)電源的參數(shù)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)，降低了電源開(kāi)發(fā)門(mén)檻，為電源研發(fā)企業(yè)降本增效。