ZHCU696G September   2019  – October 2023

 

  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 关键系统规格
  8. 2系统概览
    1. 2.1 方框图
    2. 2.2 设计注意事项
    3. 2.3 重点产品
      1. 2.3.1  LMG3422R050 - 具有集成驱动器和保护功能的 600V GaN
      2. 2.3.2  TMCS1100 - 精密隔离式电流感测监控器
      3. 2.3.3  UCC27524 - 双路 5A 高速低侧功率 MOSFET 驱动器
      4. 2.3.4  UCC27714 - 620V、1.8A、2.8A 高侧低侧栅极驱动器
      5. 2.3.5  ISO7721 - EMC 性能优异的增强型和基础型双通道高速数字隔离器
      6. 2.3.6  ISO7740 和 ISO7720 - 高速、低功耗、稳健的EMC 数字隔离器
      7. 2.3.7  OPA237 - 单电源运算放大器
      8. 2.3.8  INAx180 - 低侧和高侧电压输出，电流感测放大器
      9. 2.3.9  TPS560430 - SIMPLE SWITCHER 4V 至 36V、600mA 同步降压转换器
      10. 2.3.10 TLV713 - 适用于便携式设备且具有折返电流限制的 150mA 低压差 (LDO) 稳压器
      11. 2.3.11 TMP61 - 用于温度咸测的小型硅基线性热敏电阻
      12. 2.3.12 CSD18510Q5B - 40V、0.96mΩ、N 沟道、单路、SON5x6、NexFET MOSFET
      13. 2.3.13 UCC28911 - 具有恒压恒流和初级侧调节功能的 700V 反激式开关
      14. 2.3.14 SN74LVC1G3157DRYR - 单极双掷模拟开关
    4. 2.4 系统设计原理
      1. 2.4.1 图腾柱 PFC 级设计
        1. 2.4.1.1 PFC 级设计参数
        2. 2.4.1.2 电流计算
        3. 2.4.1.3 PFC 升压电感
        4. 2.4.1.4 输出电容器
        5. 2.4.1.5 快速开关和慢速开关
        6. 2.4.1.6 交流电流感测电路
        7. 2.4.1.7 温度感测
      2. 2.4.2 LLC 级设计参数
        1. 2.4.2.1 确定 LLC 变压器匝数比 N
        2. 2.4.2.2 确定 Mg_min 和 Mg_max
        3. 2.4.2.3 确定谐振网络的等效负载电阻 (Re)
        4. 2.4.2.4 选择 Lm 和 Lr 之比 (Ln) 以及 Qe
        5. 2.4.2.5 确定初级侧电流
        6. 2.4.2.6 确定次级侧电流
        7. 2.4.2.7 初级侧 GaN 和驱动器
        8. 2.4.2.8 次级侧同步 MOSFET
        9. 2.4.2.9 输出电流感测
      3. 2.4.3 初级侧和次级侧之间的通信
  9. 3硬件、软件、测试要求和测试结果
    1. 3.1 所需的硬件和软件
      1. 3.1.1 硬件
        1. 3.1.1.1 测试条件
        2. 3.1.1.2 电路板验证所需的测试设备
        3. 3.1.1.3 测试步骤
          1. 3.1.1.3.1 系统测试：双级
          2. 3.1.1.3.2 PFC 级测试
          3. 3.1.1.3.3 LLC 级测试
      2. 3.1.2 PFC 级软件
        1. 3.1.2.1 打开 CCS 内的项目
        2. 3.1.2.2 工程结构
        3. 3.1.2.3 基于 C2000 MCU 使用 CLA 来减轻 CPU 负载
        4. 3.1.2.4 CPU 利用率及内存分配
        5. 3.1.2.5 运行项目
          1. 3.1.2.5.1 实验 1：开环，直流（PFC 模式）
            1. 3.1.2.5.1.1 设置实验 1 的软件选项
            2. 3.1.2.5.1.2 构建和加载项目
            3. 3.1.2.5.1.3 设置调试环境窗口
            4. 3.1.2.5.1.4 使用实时仿真
            5. 3.1.2.5.1.5 运行代码
          2. 3.1.2.5.2 实验 2：闭合电流环路，直流
            1. 3.1.2.5.2.1 设置实验 2 的软件选项
            2. 3.1.2.5.2.2 构建和加载项目以及设置调试
            3. 3.1.2.5.2.3 运行代码
          3. 3.1.2.5.3 实验 3：闭合电流环路，交流 (PFC)
            1. 3.1.2.5.3.1 设置实验 3 的软件选项
            2. 3.1.2.5.3.2 构建和加载项目以及设置调试
            3. 3.1.2.5.3.3 运行代码
          4. 3.1.2.5.4 实验 4：闭合电压和电流环路 (PFC)
            1. 3.1.2.5.4.1 设置实验 4 的软件选项
            2. 3.1.2.5.4.2 构建和加载项目以及设置调试
            3. 3.1.2.5.4.3 运行代码
      3. 3.1.3 LLC 级软件
        1. 3.1.3.1 打开 CCS 内的工程
        2. 3.1.3.2 工程项目
        3. 3.1.3.3 软件流程
        4. 3.1.3.4 CPU 利用率及内存分配
        5. 3.1.3.5 运行项目
          1. 3.1.3.5.1 实验 1：开环控制
            1. 3.1.3.5.1.1 软件设置
            2. 3.1.3.5.1.2 构建和加载项目
            3. 3.1.3.5.1.3 调试环境窗口
            4. 3.1.3.5.1.4 运行代码
          2. 3.1.3.5.2 实验 2：使用 SFRA 的闭环控制
            1. 3.1.3.5.2.1 软件设置
            2. 3.1.3.5.2.2 构建和加载项目
            3. 3.1.3.5.2.3 调试环境窗口
            4. 3.1.3.5.2.4 运行代码
      4. 3.1.4 PFC + LLC 级双测试
        1. 3.1.4.1 硬件设置
        2. 3.1.4.2 系统测试步骤
        3. 3.1.4.3 TIDA-010062 中的 FSI 软件
      5. 3.1.5 实时固件更新概述
        1. 3.1.5.1 实时固件更新说明
        2. 3.1.5.2 软件结构
        3. 3.1.5.3 LLC 级软件上的 LFU
          1. 3.1.5.3.1 在 CCS 内打开工程
        4. 3.1.5.4 使用 CCS 将自定义引导加载程序和应用程序加载到闪存
        5. 3.1.5.5 在 CLA 上运行控制环路的 LFU 演示和测试结果
    2. 3.2 测试和结果
      1. 3.2.1 性能、数据和曲线
        1. 3.2.1.1 PFC 级的效率、iTHD 和 PF
        2. 3.2.1.2 LLC 级的效率
        3. 3.2.1.3 整个系统的效率
      2. 3.2.2 函数波形
        1. 3.2.2.1 启动
        2. 3.2.2.2 霍尔传感器
        3. 3.2.2.3 PFC 工作波形
        4. 3.2.2.4 LLC 工作波形
  10. 4设计文件
    1. 4.1 原理图
    2. 4.2 物料清单
    3. 4.3 PCB 布局建议
      1. 4.3.1 功率级专用指南
      2. 4.3.2 栅极驱动器专用指南
      3. 4.3.3 布局图
    4. 4.4 Altium 项目
    5. 4.5 Gerber文件
    6. 4.6 装配图
  11. 5软件文件
  12. 6相关文档
    1. 6.1 商标
  13. 7关于作者
  14. 8修订历史记录
  15.   132

3.1.5.5 在 CLA 上运行控制环路的 LFU 演示和测试结果

使用自定义引导加载程序和应用程序映像对器件的两个闪存组进行编程后，LFU 演示现在可以在独立 模式下运行。

要确认成功切换，可以观测器件上的各种不同信号、寄存器和 LED。

警告： 通过使用示波器探测 PWM 栅极驱动信号、输入电压和电流以及输出电压等不同波形，确认是否正在运行新固件。在探测此隔离式直流/直流转换器的这些高电压和高电流时，应采取适当的安全防护措施并考虑合适的接地要求。

给电路板加电。此时，验证 LED2 (GPIO34 – D2) 是否熄灭，以及 (GPIO31 – D1) 是否亮起。这表明 Bank0 应用程序是正在运行的活动应用程序。如果两个 LED（D1 和 D2）均亮起，则 Bank1 是活动应用程序。观测并确认 PWM 栅极驱动器信号在示波器上不可见。这是因为软件正在等待来自 Microsoft® Windows® PC 的 SCI 自动波特率锁定命令。

要启用 SCI 自动波特率锁定，请从 Microsoft Windows 命令提示符执行一项命令。该命令与之前在对引导加载程序和应用程序进行编程时输入的命令类似。示例命令如下：

  • serial_flash_programmer_appln.exe -d f28003x -k f28003x_fw_upgrade_example\flash_kernel_ex3_sci_flash_kernel_bank0.txt -a f28003x_fw_upgrade_example\llc_f28003x_BANK1FLASH.txt -b 9600 -p COM5

GUID-20230801-SS0I-VVBR-D3F3-QZDDBR6V89P7-low.png

图 3-38 LFU 操作前后的开关频率变化

现在，在 controlCARD 上观测到 LED1 的切换，从而确认在 llc_main.c 中的后台任务 B1 中执行了 LLC_HAL_toggleLED () 函数。如果 Bank0 具有活动应用程序，则 LED2 熄灭；如果 Bank1 具有活动应用程序，则 LED2 亮起。

命令提示符窗口显示了与前面所示相同的闪存编程选项。该器件现已准备好切换到另一个闪存组。要将执行切换到另一组，请输入“8 – Live DFU”，这会将新固件编程到非活动组。完成后，输入“0 – Done”以完成该过程。在下载到闪存期间，LED1 停止切换，因为后台任务已停止。

将新映像编程到器件后，LED2 和 LED1 会从“亮起”状态切换到“熄灭”状态（组 1 -> 组 0），或从“熄灭”状态切换到“亮起”状态（组 0 -> 组 1）。这表明正在执行新映像。

现在，PWM 信号波形应更新为新的目标开关频率 (200kHz)，如图 3-38 中的绿色 (M1) 所示。

另一个可确认的步骤是为 DF22 控制器编程新系数，这可通过在 LFU 之前将 Bank0 应用程序符号加载到 CCS 中并查看 LLC_ctrl_DF22 结构内容来实现。特别是要观测目标控制环路参数 b0、b1 和 b2。完成 LFU 后，可将 Bank1 应用程序符号加载到 CCS 中，并可观测目标参数，以确认新映像的切换和执行以及适当的设置。图 3-39 展示了 LFU 前后的系数值。


GUID-20230801-SS0I-NPTS-HKGP-NNK3BDTVSWRQ-low.png

图 3-39 Bank0 与 Bank1 上不同映像之间的控制环路参数变化
注： 为便于测试，所选 Bank0 中的系数约为 Bank1 中所示系数值的一半。这样做是为了演示调整不当的补偿器 (Bank0) 与精细调整的补偿器 (Bank1) 的影响对比。为了进行更稳健的测试，设计人员可以执行瞬态响应分析，并在加载和切换新映像时实时监控影响和变化。