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拓扑篇丨LLC谐振变换器快速设计与开发

前文中我们分享了LLC谐振变换器的电路参数设计与电路建模仿真,本篇将结合上一篇中的电路参数设计,并配合LLC谐振电源控制芯片PPEC-86CA3B以及PPEC Workbench开发软件带领大家进行实际LLC谐振变换器的设计与开发。

LLC谐振变换器开发

(一)外围电路设计与硬件平台搭建

1外围电路设计

这里给出了PPEC-86CA3B LLC谐振变换器控制芯片的采样、PWM驱动以及硬件保护等外围电路设计图,大家可参考下图进行外围电路搭建与连接。

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2硬件平台搭建

首先根据上一篇中介绍的电路参数设计方法进行LLC谐振变换器电路拓扑的参数设计,根据参数计算结果进行硬件平台的器件选型。然后按照外围电路设计图搭建LLC主拓扑电路、PWM驱动电路、采样电路以及保护电路等,LLC谐振变换器的硬件测试平台如图。

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LLC谐振变换器快速开发

1PC端安装PPEC Worekbench软件,并将硬件平台与PC端进行连接;

2打开PPEC Workbench软件,点击起始页新建工程或左侧工作栏新建按钮,进入工程项目新建导航页;

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3、选择谐振变换器LLC拓扑

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4设置控制参数

这里以恒压工作模式为例,设定输出电压130V,限定电流3A,其他参数可参考下图进行设计。

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5设置启动参数

设定主继电器闭合电压阈值以及主继电器闭合时间,当检测到电压大于 主继电器闭合电压阈值时,经过 "主继电器闭合时间" 继电器自动闭合,参数可参考下图进行设置。

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6设置保护参数

进行电路输入与输出的电压/电流等保护阈值设置,当采样电路检测到电压/电流参数超过设定阈值时,则停止芯片PWM驱动信号输出,并在PPEC worekbench软件上显示相应的故障;

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7选择通讯端口

若存在设备连接则可在端口号下拉菜单里进行端口选择,若不存在设备连接则端口号下拉为空。本例中的通讯端口为“COM3”

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8完成”LLC谐振变换器工程。

9设备连接

点击左侧工作栏连接按钮, 初次连接需要设置密码,一般为6位数字,初始密码为“666666”

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10参数下发

击工作栏下发参数按钮将设置参数一键下发至芯片,右键下发参数按钮可进行下发参数的勾选,可以选择部分参数进行下发。

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待下发状态进度条加载完毕即完成参数下发。

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11点击工作栏调试按钮进入调试界面,调试界面可进行开环调试、采样校正、运行参数显示、控制参数设置、故障信息显示以及实时波形显示。

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(三)功能验证

1采样校正

为了实现采样值与实际值的匹配,需进行采样校正。首先记录两组采样值与实际值参数,然后打开软件的调试界面点击采样校正,切换到需要校正的采样通道,在左侧填入实际电压/单流值,右侧填入软件显示的电压/电流值,点击校正按钮即可。

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2保护功能验证

在电源设计阶段已经对保护阈值进行设置,可点击工作栏设置按钮进行保护阈值的查询或修改。

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为保障设备安全运行,在调试前对保护功能进行验证,这里以输出过压保护的功能验证为例:在电源设备非运行状态,外部稳压源连接到设备输出电压采样端;调节外部电压源输出至大于设定输出过压保护阈值(400V)的电压;观察Workbench的故障信息栏是否显示输出过压故障信息。

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设备其他的保护功能可参照上面的方法进行验证。

3开环调试

PPEC Workbench软件调试界面点击开环调试,然后对“PWM脉冲数量“PWM频率“PWM死区时间进行设置。

这里采用连续输出模式进行开环调试操作:首先设置PWM脉冲数量为0PWM频率为100KHzPWM死区时间为1.2µs,点击输出按键,利用万用表测量输出电压;然后调整PWM频率为70KHz,用万用表测量输出电压。

两次操作的输出电压如图,PWM频率为100KHz时输出电压为115VPWM频率为70KHz时输出电压为149V,符合开环输出控制规律。

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4 闭环调试

开环验证无误后,点击PPEC workbench软件设备控制区的运行按钮,并利用万用表测量输出电压,如下图(a)所示:设定电压130V,闭环输出电压稳定在130V,闭环调试结果符合预期。

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完成调试之后,可通过工作栏固化参数功能将工程参数写入到PPEC-86CA3B芯片中,参数保存不受芯片掉电影响。然后可点击工作栏保存按钮将工程参数保存至本地。

以上就是利用PPEC-86CA3B进行LLC谐振变换器开发的全部过程,可见开发过程十分简单便捷。其配套的开发软件采用菜单式配置模式,设计流程清晰明了,参数观测清晰直观。

除了LLC谐振变换器外,PPEC系列芯片还可进行移相全桥、单相整流/逆变、三相整流/逆变、双向有源桥等电源拓扑的开发,大家如果感兴趣可以访问我们的官网或关注微信公众号进行咨询。

、工具简介

1 PPEC-86CA3B

PPEC-86CA3B是一款应用于LLC谐振变换器拓扑的电源控制芯片,芯片内部囊括核心控制算法,并集成了数字控制电路,极大程度降低电源开发门槛,有效缩短研发周期。

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2PPEC Workbench

PPEC Workbench软件是武汉森木磊石科技有限公司研发的图形化编程平台,配合PPEC系列控制芯片使用,无需编程即可实现电源开发,为电源研发企业降本增效。


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