ZHDA174 June 2026 TMS320F28P550SG , TMS320F28P550SJ , TMS320F28P559SG-Q1 , TMS320F28P559SJ-Q1
此工程中的模拟外设主要负责将微控制器与来自应用硬件的模拟反馈信号建立接口连接。这些外设捕获实时电压和电流信息,使数字控制算法能够做出精确和确定性的决策。
ASYSCTL 初始化:
ASYSCTL(模拟系统控制)外设用于配置模拟基准电压 (VREF),以用作 ADC 转换的电压基准。VREF 的正确配置可确保在不同温度和工作条件下的测量一致性和精度。
图 3-2 ASYSCTL 外设初始化. 如图所示,此工程中的模拟基准配置为内部基准,模拟基准电压为 1.65V。内部基准通过内部增益因子 × 2 来进一步缩放,得到 0V 至 3.3V 的有效 ADC 输入范围。此配置允许 ADC 对与转换器反馈范围相对应的满量程模拟信号进行精确采样,而无需外部基准电路。
ADC 初始化:
模数转换器 (ADC) 模块用于采样各种模拟反馈信号,如输出电压、输入电压和电感器电流。利用 SysConfig,可选择模拟输入通道,配置采样窗口、转换速度、触发源和 ADC 时钟频率。这些参数决定了采样精度以及反馈信号与 PWM 开关周期的同步。
图 3-3 ADC 时钟初始化. 在此工程中,使用了三个 ADC 模块(AHB_ADCA、AHB_ADCB 和 AHB_ADCC)来获取来自功率级的模拟反馈信号。如图所示,所有 ADC 均配置为以 75MHz 的 ADC 时钟频率运行,这通过在 SysConfig 中为每个 ADC 设置适当的 ADC 时钟预分频器来实现,如图所示。
图 3-4 ADC SOC 初始化. 每个 SOC 可单独进行以下配置:
输入通道选择:指定哪个模拟输入引脚(A0–A15、B0–B15 等)连接到 ADC 输入多路复用器。
触发源:确定发起转换的事件(例如,ePWM 触发信号)。
采样保持窗口:定义在转换开始前进行稳定的信号采样所需的采集时间。
如图所示,一种示例配置是 ADCA-SOC0,它使用模拟通道 A12 作为输入,以 ePWM3.ADCSOCA 作为触发源,采样窗口为 10 个周期。该设置将 ADC 采样与 PWM 开关事件同步,以确保控制与测量之间的时序一致。
图 3-5 与 ADC 的模拟信号映射. 模拟引脚到 ADC 通道的映射、相关的 SOC 配置以及各自的触发源如图所示。该映射定义了系统如何捕获关键反馈变量,如输出电压、输入电压和电感器电流,以用于实时控制功能。
CMPSS 初始化:
CMPSS(比较器子系统)外设用于基于硬件的故障监测和保护。每个 CMPSS 模块可在检测到的模拟输入超过或低于配置阈值时生成跳变信号。这些跳变事件通常用于启动即时保护动作,例如禁用 PWM 输出或触发故障中断,从而在过流、过压或其他异常工作条件下保护系统。
图 3-6 与 CMPSS 的模拟信号映射. CMPSS1:
高电平和低电平比较器均接收来自 AHB_RESCS 的相同模拟输入。
高电平比较器配置用于峰值电流检测。其 DAC 基准值在每个 ISR2 中根据控制器输出动态更新,实现自适应电流控制。
低电平比较器用作过流保护机制。其 DAC 基准值根据定义的电流限值预先计算,提供硬件级的故障响应。
CMPSS2:
高电平比较器配置用于过零检测 (ZCD),并以差分模式运行,输入为 AHB_ZCD_P (A10) 和 AHB_ZCD_N (A12)。该配置支持精确检测谐振或软开关运行中的零电流或零电压点。
低电平比较器配置用于 ZVS(零电压开关)诊断,使用来自 AHB_ZCD_P (A10) 的单端输入。DAC 影子值在每个 PWM 周期更新一次,以动态监测开关条件。
CMPSS3:
高电平比较器用于过压保护 (OVP)。将模拟输入 VO_Sense (A3) 与对应于所配置电压限制的 DAC 阈值进行比较。
过流和过压保护跳变均通过 EPWM X-BAR 路由,产生单次跳变信号,从而立即强制所有功率开关进入安全关断状态。
图 3-7 单端 CMPSS 配置. CMPSS3 高电平比较器的配置示例如下图所示。
首先,必须通过在 SysConfig 中选择“Enable Module”选项来使能 CMPSS3 实例。比较器磁滞配置为 ×4,以在输入端提供更好的抗噪能力。
对于高电平比较器,为负输入源选择“Input driven by internal DAC”,这会将比较器配置为单端模式。(对于差分运行,负输入源将设置为“Input driven by external pin”。)比较器输出 CTRIPOUTH/CTRIPH 配置为异步,确保即时做出故障响应,无需等待系统时钟。用于过压比较的 DAC 基准值配置为 4,040,对应于根据系统电压分压比得出的目标过压跳变阈值。
最后,使用 CMPHMXSEL 寄存器选择比较器输入引脚。在这种情况下,选择输入信号 5,该信号映射到模拟输入 A3。(CMPSS 输入信号到模拟引脚的映射可在器件 TRM 中找到。)
总之,模拟外设共同提供了连接功率级和数字控制核心的基本检测和保护框架,可确保转换器稳定、安全和高效运行。