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移相全橋DC-DC變換器快速設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)

森木磊石 ? 2023-12-08 15:51 ? 次閱讀

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)a1fd91b4-959e-11ee-9788-92fbcf53809c.jpg

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:

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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

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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)。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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”。

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8、參數(shù)下發(fā)

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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)。

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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。

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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

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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a2f4d9f6-959e-11ee-9788-92fbcf53809c.jpg

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:

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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”“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:

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。

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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。

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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。

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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鋬?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。

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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)門檻,為電源研發(fā)企業(yè)降本增效。

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