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

3.1.2.2 工程结构

导入工程后，CCS 内将显示工程浏览器，如图 3-2 所示。


GUID-20210322-CA0I-QH1J-DLLK-9Z0DVTPQSRLQ-low.png

图 3-2 PFC 解决方案工程的 Project Explorer 视图

点击 main.syscfg 文件，即会显示 GUI 页面和适用于 PFC 解决方案的可修改选项（图 3-3）。该 GUI 可用于更改适用解决方案的参数，如额定功率、电感、电容、感测电路参数等。


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图 3-3 CCM TTPL PFC 级的 powerSUITE 页面

图 3-4 中显示了工程的总体结构。


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图 3-4 工程结构概览

图 3-4 展示了用于 F28004x/F28002x/F28003x 的工程；不过，如果从 powerSUITE 页面中选择了不同的器件，也会具有类似的结构。

专用于解决方案且独立于器件的文件是 <solution>.c/h。该文件由相关工程的 main.c 文件组成，并负责解决方案的控制结构。

对于此级的设计，<solution> 是 ttplpfc。

专用于电路板且特定于器件的文件是 <solution>_hal.c/h。该文件由用于运行解决方案的器件专用驱动器组成。

可通过点击列在 Project Explorer 下的 main.syscfg 文件来打开 powerSUITE 页面。powerSUITE 页面生成 <solution>_settings.h 文件。该文件是由 powerSUITE 页面生成的工程在编译使用的唯一文件。用户不得手动修改该文件，因为每次保存工程时， powerSUITE 都会覆盖更改。用户可修改 <solution>_user_settings.h 文件中的多个设置。

Kit.json 和 solution.js 文件由 powerSUITE 在内部使用，也不得由用户修改。对这些文件进行的任何更改都会导致工程无法正常运行。

提供了 setupdebugenv_build.js 以自动填充不同实验的观察窗口变量。

提供了 *.graphProp 文件以自动填充数据记录器图形的设置。

该工程由在每个 PWM 周期中都会调用的中断服务例程 (ISR)组成，并且电流控制器在该 ISR 内运行。除此之外，还会调用一个频率约为 10kHz 的较慢 ISR，用于运行电压环路和仪表 ISR。一些后台任务（A0-A4 和 B0-B4）以轮询方式进行调用，可用于运行不要求绝对计时精度的缓慢任务（如 SFRA 后台等）。

图 3-5 展示了固件的软件流程图。

GUID-20210322-CA0I-BJCL-6PL7-ZDJDVZGMLHRJ-low.gif图 3-5 PFC 级软件结构

为了简化系统，在4个实验中构建和设计本参考设计软件。实验 1 和实验 2 旨在验证升压直流/直流操作。实验 3 和实验 4 旨在验证 PFC 交流/直流操作。

实验 1：开环，直流（PFC 模式）

实验 2：闭合电流环路，直流

实验 3：闭合电流环路，交流 (PFC)

实验 4：闭合电压和电流环路 (PFC)

实验详见 节 3.1.2.5。如果使用参考设计硬件，请确保按照节 3.1.1 完成硬件设置。