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。
一、LLC谐振变换器设计与开发
(一)外围电路设计与硬件平台搭建
1、外围电路设计
![wKgaomayzMOAd8u9AALlxzISois194.jpg](https://file1.elecfans.com/web2/M00/01/D9/wKgaomayzMOAd8u9AALlxzISois194.jpg)
这里给出了PPEC-86CA3BLLC谐振变换器电源控制芯片的采样、PWM驱动以及硬件保护等外围电路设计图,大家可参考上图进行外围电路搭建与连接。
2、硬件平台搭建
LLC谐振变换器的硬件测试平台如图:
![wKgZomayzMOAW98jAAJ85Pe_-WA739.jpg](https://file1.elecfans.com/web2/M00/00/EE/wKgZomayzMOAW98jAAJ85Pe_-WA739.jpg)
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。
(二)LLC谐振变换器快速开发
1、开发准备:在PC端安装PPECWorkbench软件,并将电源控制核心PPEC-86CA3B与PC端进行连接;
2、新建工程
![wKgZomayzMOAV7Q-AABxuQ-7qw8997.jpg](https://file1.elecfans.com/web2/M00/00/EE/wKgZomayzMOAV7Q-AABxuQ-7qw8997.jpg)
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。
![wKgZomayzMOAT0uvAAC44XQv3W0679.jpg](https://file1.elecfans.com/web2/M00/00/EE/wKgZomayzMOAT0uvAAC44XQv3W0679.jpg)
选择“谐振变换器(LLC)”拓扑。
3、设置控制参数
![wKgaomayzMOAJ7UaAACZVYEe6SY618.jpg](https://file1.elecfans.com/web2/M00/01/D9/wKgaomayzMOAJ7UaAACZVYEe6SY618.jpg)
这里以恒压工作模式为例,设定电压130V,限定电流3A,其他参数可参考上图进行设计。
4、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。
![wKgaomayzMOATx3yAABnyk8uxJY962.jpg](https://file1.elecfans.com/web2/M00/01/D9/wKgaomayzMOATx3yAABnyk8uxJY962.jpg)
当检测电压大于“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,参数可参考上图进行设置。
5、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。
![wKgZomayzMOABPikAACuuQI-Umo793.jpg](https://file1.elecfans.com/web2/M00/00/EE/wKgZomayzMOABPikAACuuQI-Umo793.jpg)
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PPECWorekbench软件上显示相应的故障。
6、选择通讯端口
若存在设备连接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。
![wKgaomayzMSAbx35AABbW7F1DuY224.jpg](https://file1.elecfans.com/web2/M00/01/D9/wKgaomayzMSAbx35AABbW7F1DuY224.jpg)
本例中的通讯端口为“COM3”。点击“完成”新建LLC谐振变换器工程。
7、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”。
![wKgZomayzMSACkMrAACY4JFGczA108.jpg](https://file1.elecfans.com/web2/M00/00/EE/wKgZomayzMSACkMrAACY4JFGczA108.jpg)
8、参数下发
![wKgaomayzMSAKT5wAADyAMBrQJs969.jpg](https://file1.elecfans.com/web2/M00/01/D9/wKgaomayzMSAKT5wAADyAMBrQJs969.jpg)
击工作栏“下发参数”按钮将已选择的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。
![wKgZomayzMSAL4U7AAAeBzkZBeo038.jpg](https://file1.elecfans.com/web2/M00/00/EE/wKgZomayzMSAL4U7AAAeBzkZBeo038.jpg)
待下发状态进度条加载完毕即完成参数下发。
9、调试
点击工作栏“调试”按钮进入调试界面。
![wKgZomayzMSAE9seAAEPLfAocgU351.jpg](https://file1.elecfans.com/web2/M00/00/EE/wKgZomayzMSAE9seAAEPLfAocgU351.jpg)
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。
(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。
![wKgaomayzMSAB-6PAAB8RULZ328801.jpg](https://file1.elecfans.com/web2/M00/01/D9/wKgaomayzMSAB-6PAAB8RULZ328801.jpg)
首先,记录两组采样值与实际值参数;
然后,打开PPEC Workbench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;
最后,点击“校正”按钮,采样校正完成。
2、保护功能验证
![wKgZomayzMSAcEwNAADR6Hw16yI600.jpg](https://file1.elecfans.com/web2/M00/00/EE/wKgZomayzMSAcEwNAADR6Hw16yI600.jpg)
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。
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:
![wKgaomayzMSAAC79AACaaMZuXeU261.jpg](https://file1.elecfans.com/web2/M00/01/D9/wKgaomayzMSAAC79AACaaMZuXeU261.jpg)
1、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;
2、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;
3、观察PPEC Workbench的故障信息栏是否显示“输出过压”故障信息。
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
在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”和“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:
①首先设置PWM脉冲数量为0,PWM频率为100KHz,PWM死区时间为1.2µs,点击“输出”按键,利用万用表测量输出电压;
②然后调整PWM频率为70KHz,用万用表测量输出电压。
![wKgZomayzMSAd4r6AAEW5D3MNjc250.jpg](https://file1.elecfans.com/web2/M00/00/EE/wKgZomayzMSAd4r6AAEW5D3MNjc250.jpg)
![wKgaomayzMSAHSWpAAEIJO75q20763.jpg](https://file1.elecfans.com/web2/M00/01/D9/wKgaomayzMSAHSWpAAEIJO75q20763.jpg)
两次操作的输出电压如图。PWM频率为100KHz时输出电压为115V,PWM频率为70KHz时输出电压为149V,符合开环输出控制规律。
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。
![wKgaomayzMSALoxGAAD1yHVL2kk839.jpg](https://file1.elecfans.com/web2/M00/01/D9/wKgaomayzMSALoxGAAD1yHVL2kk839.jpg)
如上图所示: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。
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,真的是非常的简单便捷。其配套的PPEC Workbench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、LC串联谐振、单相整流/逆变、三相整流/逆变、双向有源桥、Buck/Boost半桥及Vienna等电源拓扑的开发。
欢迎感兴趣的工程师们,留言咨询!接下来就带大家了解一下本篇章我们用到的研发黑科技!
二、研发黑科技
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,其内部囊括电力电子核心算法,并集成了数字控制电路,可为电源研发企业提供稳定可靠的高效隔离型DC/DC控制方案,极大程度降低电源开发门槛,有效缩短研发周期。
2、PPEC 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系列控制核心使用。
![wKgZomayzMSAeMB2AAEWnt6vUkU281.jpg](https://file1.elecfans.com/web2/M00/00/EE/wKgZomayzMSAeMB2AAEWnt6vUkU281.jpg)
其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,无需代码编程即可实现电源的参数设计与开发,降低了电源开发门槛,为电源研发企业降本增效。
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