前文中我們分享了LLC諧振變換器的電路參數設計與電路建模仿真,本篇將結合上一篇中的電路參數設計,帶領大家進行實際LLC諧振變換器的設計與開發。
一、LLC諧振變換器開發
(一)外圍電路設計與硬件平臺搭建
1、外圍電路設計
這里給出了PPEC-86CA3B LLC諧振變換器控制芯片的采樣、PWM驅動以及硬件保護等外圍電路設計圖,大家可參考下圖進行外圍電路搭建與連接。
2、硬件平臺搭建
首先根據上一篇中介紹的電路參數設計方法進行LLC諧振變換器電路拓撲的參數設計,根據參數計算結果進行硬件平臺的器件選型。然后按照外圍電路設計圖搭建LLC主拓撲電路、PWM驅動電路、采樣電路以及保護電路等,LLC諧振變換器的硬件測試平臺如圖。
(二) LLC諧振變換器快速開發
1、在PC端安裝PPEC Worekbench軟件,并將硬件平臺與PC端進行連接;
2、打開PPEC Workbench軟件,點擊起始頁“新建工程”或左側工作欄“新建”按鈕,進入工程項目新建導航頁;
3、選擇“諧振變換器(LLC)”拓撲
4、設置控制參數
這里以恒壓工作模式為例,設定輸出電壓130V,限定電流3A,其他參數可參考下圖進行設計。
5、設置啟動參數
設定主繼電器閉合電壓閾值以及主繼電器閉合時間,當檢測到電壓大于 “主繼電器閉合電壓閾值” 時,經過 "主繼電器閉合時間" 繼電器自動閉合,參數可參考下圖進行設置。
6、設置保護參數
進行電路輸入與輸出的電壓/電流等保護閾值設置,當采樣電路檢測到電壓/電流參數超過設定閾值時,則停止芯片PWM驅動信號輸出,并在PPEC worekbench軟件上顯示相應的故障;
7、選擇通訊端口
若存在設備連接則可在端口號下拉菜單里進行端口選擇,若不存在設備連接則端口號下拉為空。本例中的通訊端口為“COM3”。
8、“完成”LLC諧振變換器工程。
9、設備連接
點擊左側工作欄“連接”按鈕, 初次連接需要設置密碼,一般為6位數字,初始密碼為“666666”。
10、參數下發
擊工作欄“下發參數”按鈕將設置參數一鍵下發至芯片,右鍵“下發參數”按鈕可進行下發參數的勾選,可以選擇部分參數進行下發。
待下發狀態進度條加載完畢即完成參數下發。
11、點擊工作欄“調試”按鈕進入調試界面,調試界面可進行開環調試、采樣校正、運行參數顯示、控制參數設置、故障信息顯示以及實時波形顯示。
(三)功能驗證
1、采樣校正
為了實現采樣值與實際值的匹配,需進行采樣校正。首先記錄兩組采樣值與實際值參數,然后打開軟件的調試界面點擊“采樣校正”,切換到需要校正的采樣通道,在左側填入實際電壓/單流值,右側填入軟件顯示的電壓/電流值,點擊“校正”按鈕即可。
2、保護功能驗證
在電源設計階段已經對保護閾值進行設置,可點擊工作欄“設置”按鈕進行保護閾值的查詢或修改。
為保障設備安全運行,在調試前對保護功能進行驗證,這里以“輸出過壓保護”的功能驗證為例:
在電源設備非運行狀態,外部穩壓源連接到設備輸出電壓采樣端;調節外部電壓源輸出至大于設定輸出過壓保護閾值(400V)的電壓;觀察Workbench的故障信息欄是否顯示“輸出過壓”故障信息。
設備其他的保護功能可參照上面的方法進行驗證。
3、開環調試
在PPEC Workbench軟件調試界面點擊“開環調試”,然后對“PWM脈沖數量”、“PWM頻率”和“PWM死區時間”進行設置。
這里采用連續輸出模式進行開環調試操作:首先設置PWM脈沖數量為0,PWM頻率為100KHz,PWM死區時間為1.2µs,點擊“輸出”按鍵,利用萬用表測量輸出電壓;然后調整PWM頻率為70KHz,用萬用表測量輸出電壓。
兩次操作的輸出電壓如圖,PWM頻率為100KHz時輸出電壓為115V,PWM頻率為70KHz時輸出電壓為149V,符合開環輸出控制規律。
4、 閉環調試
開環驗證無誤后,點擊PPEC Workbench軟件設備控制區的“運行”按鈕,并利用萬用表測量輸出電壓,如下圖(a)所示:設定電壓130V,閉環輸出電壓穩定在130V,閉環調試結果符合預期。
完成調試之后,可通過工作欄“固化參數”功能將工程參數寫入到PPEC-86CA3B芯片中,參數保存不受芯片掉電影響。然后可點擊工作欄“保存”按鈕將工程參數保存至本地。
以上就是利用PPEC-86CA3B進行LLC諧振變換器開發的全部過程,可見開發過程十分簡單便捷。其配套的開發軟件采用菜單式配置模式,設計流程清晰明了,參數觀測清晰直觀。
除了LLC諧振變換器外,PPEC系列芯片還可進行移相全橋、單相整流/逆變、三相整流/逆變、雙向有源橋等電源拓撲的開發......