ZHCUBR5A October   2022  – February 2024

 

  1.   1
  2.   说明
  3.   资源
  4.   特性
  5.   应用
  6.   6
  7. 1 CLLLC 系统说明
    1. 1.1 主要系统规格
  8. 2 CLLLC 系统概述
    1. 2.1 方框图
    2. 2.2 设计注意事项和系统设计原理
      1. 2.2.1 谐振回路设计
        1. 2.2.1.1 电压增益
        2. 2.2.1.2 变压器增益比设计 (NCLLLC)
        3. 2.2.1.3 磁化电感选择 (Lm)
        4. 2.2.1.4 谐振电感器和电容器选择（Lrp 和 Crp）
      2. 2.2.2 电流和电压检测
        1. 2.2.2.1 VPRIM 电压检测
        2. 2.2.2.2 VSEC 电压检测
        3. 2.2.2.3 ISEC 电流检测
        4. 2.2.2.4 ISEC 谐振回路和 IPRIM 谐振回路
        5. 2.2.2.5 IPRIM 电流检测
        6. 2.2.2.6 保护（CMPSS 和 X-Bar）
      3. 2.2.3 PWM 调制
  9. 3 图腾柱 PFC 系统说明
    1. 3.1 图腾柱无桥 PFC 的优势
    2. 3.2 图腾柱无桥 PFC 运行
    3. 3.3 主要系统规格
    4. 3.4 系统概述
      1. 3.4.1 方框图
    5. 3.5 系统设计原理
      1. 3.5.1 PWM
      2. 3.5.2 电流环路模型
      3. 3.5.3 直流母线调节环路
      4. 3.5.4 过零附近的软启动可消除或减少电流尖峰
      5. 3.5.5 电流计算
      6. 3.5.6 电感器计算
      7. 3.5.7 输出电容器计算
      8. 3.5.8 电流和电压感应
  10. 4 重点产品
    1. 4.1 C2000 MCU TMS320F28003x
    2. 4.2 LMG352xR30-Q1
    3. 4.3 UCC21222-Q1
    4. 4.4 AMC3330-Q1
    5. 4.5 AMC3302-Q1
  11. 5 硬件、软件、测试要求和测试结果
    1. 5.1 所需的硬件和软件
      1. 5.1.1 硬件设置
        1. 5.1.1.1 控制卡设置
      2. 5.1.2 软件
        1. 5.1.2.1 在 Code Composer Studio 中打开工程
        2. 5.1.2.2 工程结构
    2. 5.2 测试和结果
      1. 5.2.1 测试设置（初始）
      2. 5.2.2 CLLLC 测试程序
        1. 5.2.2.1 实验 1.初级到次级功率流，开环检查 PWM 驱动器
        2. 5.2.2.2 实验 2.初级到次级功率流，开环检查 PWM 驱动器和 ADC，具有保护功能，次级连接阻性负载
          1. 5.2.2.2.1 设置实验 2 的软件选项
          2. 5.2.2.2.2 生成和加载工程以及设置调试环境
          3. 5.2.2.2.3 使用实时仿真
          4. 5.2.2.2.4 运行代码
          5. 5.2.2.2.5 测量电压环路的 SFRA 装置
          6. 5.2.2.2.6 验证有源同步整流
          7. 5.2.2.2.7 测量电流环路的 SFRA 装置
        3. 5.2.2.3 实验 3.初级到次级功率流，闭合电压环路检查，次级连接阻性负载
          1. 5.2.2.3.1 设置实验 3 的软件选项
          2. 5.2.2.3.2 生成和加载工程以及设置调试环境
          3. 5.2.2.3.3 运行代码
          4. 5.2.2.3.4 测量闭合电压环路的 SFRA
        4. 5.2.2.4 实验 4.初级到次级功率流，闭合电流环路检查，次级连接阻性负载
          1. 5.2.2.4.1 设置实验 4 的软件选项
          2. 5.2.2.4.2 生成和加载项目以及设置调试
          3. 5.2.2.4.3 运行代码
          4. 5.2.2.4.4 测量闭合电流环路的 SFRA
        5. 5.2.2.5 实验 5.初级到次级功率流，闭合电流环路检查，次级连接与电压源并联的阻性负载，以模拟次级侧的电池连接
          1. 5.2.2.5.1 设置实验 5 的软件选项
          2. 5.2.2.5.2 设计电流环路补偿器
          3. 5.2.2.5.3 生成和加载项目以及设置调试
          4. 5.2.2.5.4 运行代码
          5. 5.2.2.5.5 在电池仿真模式下测量闭合电流环路的 SFRA
      3. 5.2.3 TTPLPFC 测试程序
        1. 5.2.3.1 实验 1：开环，直流
          1. 5.2.3.1.1 设置 BUILD 1 的软件选项
          2. 5.2.3.1.2 构建和加载工程
          3. 5.2.3.1.3 设置调试环境窗口
          4. 5.2.3.1.4 使用实时仿真
          5. 5.2.3.1.5 运行代码
        2. 5.2.3.2 实验 2：闭合电流环路，直流
          1. 5.2.3.2.1 设置 BUILD 2 的软件选项
          2. 5.2.3.2.2 设计电流环路补偿器
          3. 5.2.3.2.3 构建和加载工程以及设置调试
          4. 5.2.3.2.4 运行代码
        3. 5.2.3.3 实验 3：闭合电流环路，交流
          1. 5.2.3.3.1 设置实验 3 的软件选项
          2. 5.2.3.3.2 构建和加载工程以及设置调试
          3. 5.2.3.3.3 运行代码
        4. 5.2.3.4 实验 4：闭合电压和电流环路
          1. 5.2.3.4.1 设置 BUILD 4 的软件选项
          2. 5.2.3.4.2 构建和加载工程以及设置调试
          3. 5.2.3.4.3 运行代码
      4. 5.2.4 测试结果
        1. 5.2.4.1 效率
        2. 5.2.4.2 系统性能
        3. 5.2.4.3 波特图
        4. 5.2.4.4 效率和调节数据
        5. 5.2.4.5 散热数据
        6. 5.2.4.6 PFC 波形
        7. 5.2.4.7 CLLLC 波形
  12. 6 设计文件
    1. 6.1 原理图
    2. 6.2 物料清单
    3. 6.3 Altium 工程
    4. 6.4 Gerber 文件
  13. 7 软件文件
  14. 8 相关文档
    1. 8.1 商标
  15. 9 术语
  16. 10作者简介
  17. 11修订历史记录

4.1 C2000 MCU TMS320F28003x

C2000™ 32 位微控制器针对处理、感应和驱动进行了优化，可提高实时控制应用（如工业电机驱动器、光伏逆变器和数字电源、电动汽车和运输、电机控制以及感应和信号处理）的闭环性能。

TMS320F28003x (F28003x) 是一个功能强大的 32 位浮点微控制器单元 (MCU)，可让设计人员在单个器件上集成关键的控制外设、差分模拟和非易失性存储器。

CLA 能够将大量的常见任务从主 C28x CPU 上卸下。CLA 是一款与 CPU 并行执行的独立 32 位浮点数学加速器。此外，CLA 自带专用存储资源，它可以直接访问典型控制系统中所需的关键外设。与硬件断点和硬件任务切换等主要特性一样，ANSI C 子集支持是标准配置。

F28003x MCU 上集成了高性能模拟块，以进一步支持系统整合。三个独立的 12 位 ADC 可准确、高效地管理多个模拟信号，从而最终提高系统吞吐量。四个模拟比较器模块可以针对跳闸情况对输入电压电平进行持续监控。

TMS320C2000™ 器件包含出色的控制外设，具有与频率无关的增强型脉宽调制器/高分辨率脉宽调制器 (ePWM/HRPWM) 和增强型捕获 (eCAP) 模块，可以对系统进行出色的控制。内置的 Σ-Δ 滤波器模块 (SDFM) 允许在隔离层上无缝集成过采样 Σ-Δ 调制器。

通过各种业界通用通信端口 [例如串行外设接口 (SPI)、串行通信接口 (SCI)、集成电路总线 (I2C) 和控制器局域网 (CAN)] 支持连接，并提供了多个多路复用选项，可在各种应用中实现出色的信号布局。C2000™ 平台新增了完全符合标准的电源管理总线 (PMBus)。此外，快速串行接口 (FSI) 率先在业内实现了高速可靠的通信，补充了嵌入该器件的各种外设的功能。

专门实现的器件型号 TMS320F28003xC 允许访问可配置逻辑块 (CLB) 以支持额外连接功能。有关更多信息，请参阅 TMS320F28003x 微控制器数据手册中的“器件比较”表。

嵌入式实时分析和诊断 (ERAD) 模块通过提供用于分析的附加硬件断点和计数器来增强器件的调试和系统分析功能。

以下是该设计突显的 C2000 MCU 功能子集，用于实现高频 CLLLC 拓扑控制：

  1. 高分辨率 PWM：C2000 MCU 上的 ePWM 模块可实现皮秒级分辨率，从而能够准确生成高频 PWM。利用 4 类 PWM 高分辨率周期控制，可以实现高分辨率占空比控制、高分辨率死区控制以及高分辨率相移控制。这支持为谐振回路激励生成平衡脉冲，是高频电源转换器的使能特性。
  2. 用于有源同步整流、具有 ePWM 的比较器子系统 (CMPSS)：有源同步整流可实现更高的效率，对于在谐振点以下和以上运行的高频谐振转换器而言，这是该拓扑的必要功能。C2000 MCU 的集成 CMPSS 通过使用集成比较器和集成数模转换器 (DAC) 来实现有源同步整流脉冲的生成。（请参阅节 2.2.2.4。）
  3. 消隐窗口：由于开关转换器中的噪声是不可避免的，因此使用消隐窗口功能来在高噪声开关事件期间抑制 CMPSS 输出。该消隐窗口由 ePWM 时基提供，可以在 PWM 周期的不同时间应用。（请参阅节 2.2.3。）
  4. X-Bar：电源转换器中可能有多个跳闸源。X-bar 能够组合来自不同 CMPSS 或 GPIO 的不同跳闸操作，以在无需外部逻辑的情况下生成 ePWM 中所需的跳闸行为。
  5. 控制律加速器 (CLA) 支持在单个控制器上集成对多个拓扑的控制。该设计随附的软件提供了在 CLA 或 C28x 上运行控制环路的选项。
  6. PWM 模块中的全局链接功能支持通过单次写入更新多个 PWM，从而减轻 CPU 负担并轻松控制频率更高的转换器。