ZHCU677E June   2019  – April 2024 TMS320F28P550SG , TMS320F28P550SJ , TMS320F28P559SG-Q1 , TMS320F28P559SJ-Q1

 

  1.   1
  2.   说明
  3.   资源
  4.   特性
  5.   应用
  6.   6
  7. 1系统说明
    1. 1.1 主要系统规格
  8. 2系统概述
    1. 2.1 方框图
    2. 2.2 重点产品
      1. 2.2.1  UCC21710
      2. 2.2.2  UCC14141-Q1
      3. 2.2.3  AMC1311
      4. 2.2.4  AMC1302
      5. 2.2.5  OPA320
      6. 2.2.6  AMC1306M05
      7. 2.2.7  AMC1336
      8. 2.2.8  TMCS1133
      9. 2.2.9  TMS320F280039C
      10. 2.2.10 TLVM13620
      11. 2.2.11 ISOW1044
      12. 2.2.12 TPS2640
    3. 2.3 系统设计原理
      1. 2.3.1 双有源电桥与电源系统的类比
      2. 2.3.2 双有源电桥 - 开关序列
      3. 2.3.3 双有源电桥 - 零电压开关 (ZVS)
      4. 2.3.4 双有源电桥 - 设计注意事项
        1. 2.3.4.1 漏电感器
        2. 2.3.4.2 软开关范围
        3. 2.3.4.3 电感对电流的影响
        4. 2.3.4.4 相移
        5. 2.3.4.5 电容器选型
          1. 2.3.4.5.1 直流阻断电容器
        6. 2.3.4.6 开关频率
        7. 2.3.4.7 变压器选择
        8. 2.3.4.8 SiC MOSFET 选型
      5. 2.3.5 损耗分析
        1. 2.3.5.1 SiC MOSFET 和二极管损耗
        2. 2.3.5.2 变压器损耗
        3. 2.3.5.3 电感器损耗
        4. 2.3.5.4 栅极驱动器损耗
        5. 2.3.5.5 效率
        6. 2.3.5.6 散热注意事项
  9. 3电路说明
    1. 3.1 功率级
    2. 3.2 直流电压检测
      1. 3.2.1 初级侧直流电压检测
      2. 3.2.2 次级侧直流电压检测
        1. 3.2.2.1 次级侧电池电压检测
    3. 3.3 电流检测
    4. 3.4 电源架构
      1. 3.4.1 辅助电源
      2. 3.4.2 栅极驱动器辅助电源
      3. 3.4.3 检测电路的隔离式电源
    5. 3.5 栅极驱动器电路
    6. 3.6 附加电路
    7. 3.7 仿真
      1. 3.7.1 设置
      2. 3.7.2 运行仿真
  10. 4硬件、软件、测试要求和测试结果
    1. 4.1 所需的硬件和软件
      1. 4.1.1 硬件
      2. 4.1.2 软件
        1. 4.1.2.1 软件入门
        2. 4.1.2.2 引脚配置
        3. 4.1.2.3 PWM 配置
        4. 4.1.2.4 高分辨率相移配置
        5. 4.1.2.5 ADC 配置
        6. 4.1.2.6 ISR 结构
    2. 4.2 测试设置
    3. 4.3 PowerSUITE GUI
    4. 4.4 实验
      1. 4.4.1 实验 1
      2. 4.4.2 实验 2
      3. 4.4.3 实验 3
      4. 4.4.4 实验 4
      5. 4.4.5 实验 5
      6. 4.4.6 实验 6
      7. 4.4.7 实验 7
    5. 4.5 测试结果
      1. 4.5.1 闭环性能
  11. 5设计文件
    1. 5.1 原理图
    2. 5.2 物料清单
    3. 5.3 Altium 工程
    4. 5.4 Gerber 文件
    5. 5.5 装配图
  12. 6相关文档
    1. 6.1 商标
  13. 7术语
  14. 8作者简介
  15. 9修订历史记录

4.4.2 实验 2

在实验 2 的构建中，电路板会以开环方式和指定的频率 (100kHz) 和相移接受激励。相移可以通过监视窗口更改。相移由 DAB_pwmPhaseShiftPrimSec_pu 变量控制。该构建验证了功率级反馈值的检测、PWM 栅极驱动器的运行和硬件保护功能，并确保没有硬件问题。此外，还校准了构建中的输入和输出电压检测。有关硬件测试设置，请参阅节 4.2。

  • 实验 2 的软件设置

    在构建过程中，在 settings.h 文件中设置了以下定义。可以从 PowerSUITE GUI 的 Project Options 下拉菜单中选择 Lab 2: Open Loop PWM with Protection 来定义该设置。

    TIDA-010054 实验 2 软件设置图 4-20 实验 2 软件设置
    1. 通过点击 CCS 中的绿色运行按钮，运行工程。
    2. 通过在脚本控制台中加载 JavaScript setupdebugenv_lab2.js，在监视窗口中填充所需的变量。
      TIDA-010054 实验 2 监视视图配置图 4-21 实验 2 监视视图配置
    3. 在监视视图中，检查 DAB_vPrimSensed_Volts、DAB_iPrimSensed_Amps、DAB_vSecSensed_Volts 和 DAB_iSecSensed_Amps 变量是否定期更新。
      注： 由于此时未通电，因此这些变量接近于零。

  • 继电器和风扇验证

    • 在空闲状态下，辅助 12V 电源需要消耗约 700mA 电流。
    • 将“1”写入 DAB_enableRelay。通常会听到典型的咔嗒声，电流消耗需要增加至大约 1.14A。
    • 将“1”写入 DAB_enableFan。风扇开始转动，电流消耗增加至 1.43A（此处使用两个 CFM6015V-154-362 风扇）。
  • 功率传输验证
    • 施加低输入电压（例如 50V）
    • 通过将“1”写入 DAB_CLEAR Trip 来清除 PWM 跳变
    • 确认电压和电流出现在输出端
    • 可以通过修改 DAB_pwmPhaseShuftPrimSecRef_pu 来改变相移

    默认情况下，DAB_pwmPhaseShiftPrimSec_pu 变量设置为 0.02。以 0.002pu 的步长缓慢地改变此相移，并监视转换器输出的电压变化。确保勿将相移增加到太高，因为这会导致输出电压超过输入电压，并导致在施加最大电压时出现 MOSFET 击穿。

  • 保护验证

    在进行实际的高电压和高功率测试之前，请验证保护功能。也可以在低电压（例如 50V 输入）下进行验证。可以从 PowerSUITE GUI 修改过流和过压保护的限值，请参阅图 4-9。

    1. 初级过流保护：
      1. 将 IPRIM_TRIP 设置为 1A
      2. 连接 50V 输入电压
      3. 启用继电器并清除 PWM
      4. 逐步增加相移，以增加初级电流
      5. 超过 1A 后监视跳闸
      TIDA-010054 实验 2 - 初级过流保护
      初级 - 过流保护，设定的限值 = 1A
      图 4-22 实验 2 - 初级过流保护
    2. 初级槽路过流保护
      1. 将 IPRIM_TANK_TRIP 设置为 1.5A
      2. 连接 50V 输入电压
      3. 启用继电器并清除 PWM
      4. 逐步增加相移，以增加初级槽路电流
      5. 超过 1.5A 后监视跳闸
      TIDA-010054 实验 2 - 初级槽路过流保护
      初级 - 槽路过流保护，设定的限值 = 1.5A
      图 4-23 实验 2 - 初级槽路过流保护
    3. 次级过流保护
      1. 将 ISEC_TRIP 设置为 1.5A
      2. 连接 50V 输入电压
      3. 启用继电器并清除 PWM
      4. 逐步增加相移以增加次级电流
      5. 超过 1.5A 后监视跳闸
      TIDA-010054 实验 2 - 次级过流保护图 4-24 实验 2 - 次级过流保护
    4. 次级过压保护
      1. 将 VSEC_TRIP 设置为 40V
      2. 连接 50V 输入电压
      3. 启用继电器并清除 PWM
      4. 逐步增加相移以增加次级电压
      5. 越过 40V 后监视跳闸
      TIDA-010054 实验 2 - 过压保护图 4-25 实验 2 - 过压保护

      上述波形显示了比较器子系统在故障事件期间关断了 PWM。通过变量 DAB_tripFlag，可以在监视窗口中显示故障类型，请参阅图 4-26。通过在下拉菜单中选择 noTrip 可以复位跳变信号，而通过将“1”写入 DAB_clearTrip 变量重新启用 PWM。在重新启用 PWM 之前，确保故障条件已清除。

TIDA-010054 表达式窗口中的触发指示图 4-26 表达式窗口中的触发指示
  • 测量电压环路的 SFRA 装置
    1. SFRA 集成在 C2000Ware-DigitalPower-SDK 套件中，用于测量装置响应，然后可以用于设计补偿器。通过点击 SFRA 图标，运行 SFRA。SFRA GUI 随即打开。
    2. 在 SFRA GUI 上选择器件对应的各个选项；例如，对于 F280039，请选择浮点。点击 Setup Connection 按钮。在弹出窗口中，取消选中“boot-on-connect”选项，然后选择合适的 COM 端口。选择 OK 按钮。返回到 SFRA GUI，然后点击 Connect 按钮。
    3. SFRA GUI 将连接到器件。现在可以通过点击 Start Sweep 按钮启动 SFRA 扫描。完成完整的 SFRA 扫描需要几分钟的时间。查看 SFRA GUI 上进度条中的活动或检查控制卡背面上的蓝色 LED 的闪烁情况来指示 UART 活动。
      TIDA-010054 实验 2 用于开路电压环路测试的 SFRA 装置图
      测试条件：VIN = 800V、VOUT = 500V、IOUT = 10A，相移 = 0.047pu。
      由于输出电压测量中存在噪声且受控体增益较小，因此在较高频率下预计会出现相位图中的噪声。
      图 4-27 实验 2 用于开路电压环路测试的 SFRA 装置图
    4. 频率响应数据 SFRA.csv 保存在 SFRA 数据文件夹下的工程文件夹中，并以 SFRA 运行的时间为时间戳。SFRA 可以在不同的频率设定点下运行以覆盖系统的工作范围。通过补偿设计器使用这些测量图设计补偿器。补偿设计器可从 main.syscfg GUI 打开。

      在 ISR1 内，SFRA 注入同相位的微小信号扰动并监视检测到的输出电压变化。dab.h 文件中的以下几行代码用于注入和收集 SFRA 信号。

      TIDA-010054 实验 2 用于 SFRA 信号注入的代码图 4-28 实验 2 用于 SFRA 信号注入的代码
  • 测量电流环路的 SFRA 装置
    1. 按照电压环路中的相同步骤，开始进行电流环路的 SFRA 测量。
    2. 在 SFRA 选项卡下的 PowerSUITE GUI 中，在运行 SFRA 电流环路之前选择 current。
      TIDA-010054 实验 2 代码定义 SFRA 电流环路图 4-29 实验 2 代码定义 SFRA 电流环路
    3. 在 ISR1 内，SFRA 注入同相位的微小信号扰动并监视检测到的输出电流变化。dab.h 文件中的以下几行代码用于注入和收集 SFRA 信号。
      TIDA-010054 实验 2 用于 SFRA 信号注入的代码图 4-30 实验 2 用于 SFRA 信号注入的代码
    4. 从 SFRA GUI 测量装置响应。开环响应和装置响应存储在名为 SFRA.csv 的文件中。使用此文件调整电流环路的补偿器。
      TIDA-010054 实验 2 用于开路电压环路测试的 SFRA 装置图
      测试条件：VIN = 800V，VOUT = 500V，IOUT = 10A，相移 = 0.047pu
      图 4-31 实验 2 用于开路电压环路测试的 SFRA 装置图