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[参考译文] UCD3138ALLCEVM150:用于感应初级电流信号(IPS)并在固件中进行校准的计算。

Guru**** 2365780 points
Other Parts Discussed in Thread: UCD3138A, UCD3138ALLCEVM150, UCD3138128A, UCD3138PFCEVM-026, UCD3138, PMP40586, PMP20978, TIDA-00512
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https://e2e.ti.com/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/1343727/ucd3138allcevm150-calculations-for-sensing-of-primary-current-signal-ips-and-calibration-in-firmware-for-the-same

器件型号:UCD3138ALLCEVM150
主题中讨论的其他器件:UCD3138APMPUCD3138128AUCD3138PFCEVM-026UCD3138PMP40586PMP20978TIDA-00512

您好!

我正在尝试使用 UCD3138ALLCEVM150 作为参考来调整 LLC 电源转换器额定值。

我还通过以下主题了解了信号 VIN_MON、IO_SENSE 和 VOSADC12的缩放: 链接

有人能解释一下一次侧电流 CT 的 IPS 信号计算。 (如图所示)

此外、请说明固件中的校准。 如何计算相关变量的尾数和指数 输入电流 替换为以下代码中的 system_defines.h

#define ADC12_IIN_SCALE_MANTISSA  (32716)
#define ADC12_IIN_SCALE_指数  (-6)

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    您好!

    我们今天将为耶稣受难节放假,下周我会回复。

    此致、

    乔纳森·王

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    您好、PP N:

    有关系统说明、请参阅下图。

    IPS 电流检测网络允许 UCD3138A 检测电流检测电阻两端的电压、该电压与谐振回路中的电流成正比。 让我们将计算拆分为多个步骤。

    第1步:计算 LLC 中的初始参数

    输入电压设置为350Vdc - 400VDC。 输出功率为340W。 因此、使用 P = IV、我们可以估算谐振回路中的电流将在0A 至1A 之间变化(这是一个可简化计算的估算值)。 原理图中使用的电流检测变压器是 CS4200V-01L。 查看数据表、可以看到匝数比为200:1。  

    步骤2:计算电流检测两端的电压

    由于匝数比为200:1、因此如果谐振回路中的电流为1A、则 IPS 网络中的电流将为5mA。 因此、我们可以估算 IPS 网络中的电流将不同于0mA 的- 5mA。 然后、该电流流经两个并联124Ω 电阻器(62Ω 等效电阻器)。 使用 V = IR、电流检测电阻两端的电压范围为0V - 0.31V。 UCD3138A ADC04采用 Hi-Z 测量来测量电流检测电阻两端的电压。

    第3步:调整 ADC 电压到 ADC 计数

    ADC 可转换最大2.5V、等于4096的 ADC 计数。 使用该标度、我们可以计算出0.31V 等于 ADC 计数508。 通过使用 UCD 器件 GUI 中的尾数工具、尾数= 32,716、指数=-6等于小数511.18750、这接近于我们计算得出的最大电流。 因此、我们可以看到 IPS 网络可以在谐振回路中感应高达约1A 的电流。

    如果您的问题得到了解答、或者您还有其他问题、敬请告知。

    此致、

    乔纳森·王

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    尊敬的 Jonathan:
    感谢您的详细描述。

    我需要就这两个参数 IP (= 0-1A)即、 无论是峰值还是谐振电流的 RMS 值?


    此致、

    普拉蒂克

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    Pratik、您好!

    这应该是 RMS 值。  

    校正:波形显示了一个在谐振 LLC 谐振电路中没有偏移的正弦波。 这仅适用于全桥 LLC。 半桥 LLC 将是一个峰值 Vin 和偏移 Vin/2的正弦波。  

     

    此致、

    乔纳森·王

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    Jonathan、您好!

    请您检查一次。 我已经重新完成计算、结果发现 IP 的峰值为1A。 它可能不是 RMS 值。

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    Pratik、您好!

    我认为这应该是 RMS 值。 进入62Ω 电流检测电阻器、电流已经过整流。 因此、ADC 必须看到直流0mA、- 5mA。

    此外、如果我们的 输入电压为340V、输入功率为340W、那么输入直流电流必须为1A。 随后将1A 的直流电流转换为方波、再转换为正弦波。 为了使功率相同、谐振回路内部的电流必须为 RMS 值。 如果峰值为1A、则功率电平将会更低、因为 RMS 值将为1A/√2、或约为0.707Arms。  

    此致、

    乔纳森·王

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    Jonathan、您好!

    根据 UCD3138ALLCEVM150用户指南(第15页)以及下面附加的测试结果、在额定功率 Vdc = 380V 且开关频率= 67.59kHz 时、峰值谐振电流约为3.2A、因此相应的 RMS 值必须为1.8Arms (超出预期值)。

    但是、根据您的建议、额定负载下的电阻为1Arms。

    因此、我请您探测 ADC 信号、 IPS 程序和演示。

    如果您能分享所需的波形、我将不胜感激。

    此致、

    Pratik.

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    Pratik、您好!

    您如何得到1.8Arms 的 RMS 值? 如果 Ipeak = 3.2A、则 IRMS = 3.2/√2 = 2.26Arms。

    无论如何、您都认为电流高于我的计算值。 我将做一些测量、并在一周结束前与您联系。 感谢您的耐心。

    此致、

    乔纳森·王

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    Jonathan、您好!

    是的、rms 值应为2.26Arms。 我这边似乎是输入错误。

    另外、感谢您考虑我对 IPS 电流感应信号进行探测的请求。

    我将等待你的调查结果。

    此致、

    普拉蒂克

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    Pratik、您好!

    很抱歉、我需要拿到一张新的 UCD3138A 控制卡、但我刚刚收到它。 我今天将进行测量、并在明天之前提供结果。

    此致、

    乔纳森·王

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    Jonathan、您好!

    我感谢您的关注。 我将等待你的调查结果。

    谢谢。此致、

    普拉蒂克

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    Pratik、您好!

    您说得对、谐振回路中的电流将高于1A。 在谐振回路中发现电流并不简单、我犯了一个错误、说谐振回路中的最大峰值电流将为1A。 虽然输入电流最大为直流1A、但谐振回路中的电流更难预测。  

    谐振回路中的电流是流经磁化电感器的电流和次级侧电流的反射电流。 UCC25640x LLC 控制器数据表(https://www.ti.com/lit/ds/symlink/ucc256403.pdf)的第58页 提供了一些很好的公式、可用于估算谐振回路中的电流。 可变解释:"IO"是输出直流电流、"n"是匝数比、"IOE"是从次级侧反射电流、"NPS"是初级侧匝数、"Vout"是输出电压、"Lm"是磁化电感、"IM"是通过磁化电感的电流、 IR 是谐振回路中的总电流。  

    在 LLC 中、谐振回路中的峰值电流为 最低 谐振回路以谐振频率运行时。 在 UCD LLC EVM 用户指南的图15中、您可以看出  是以谐振频率运行的。 您可以看到在过零处正弦电流出现失真。 在谐振频率运行时、电流将是 完美的正弦波形、并且峰值电流将低得多。 您可以使用 《高性能 LLC 转换器的设计和优化》(https://www.ti.com/seclit/ml/slup306/slup306.pdf)第4页的公式1来计算谐振频率。   

    我在初始帖子中所做的计算和图表都是真实的。 但是、此错误假定( 32716、 -6 )值用于。 如果我们查看 UCD LLC-HB 固件、该值仅用于  Configure_warning_levels() 停止。 因此、1A 并不是谐振回路的硬性测量限值。 假设这意味着当谐振回路中的电流超过1A 时、将触发警告。 但这并不意味着谐振回路中的电流不能超过1A、也不能测量高于1A 的电流。 正如我们在调节中看到的、1A 对应于 ADC 计数508。 因此、最大 ADC 计数4096应对应于~8A 测量。 因此、UCD 应能够检测谐振回路中高达8A 的峰值电流。 如果您想更改警告级别、则由您决定。

    如果您有任何进一步的问题、敬请告知。

    此致、

    乔纳森·王

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    Jonathan、您好!

    我感谢你,真的很感激你为解决我的问题所做的努力。 它向我阐明了谐振电流的计算。

    现在、我只需要澄清几点:

    1) 1)感测信号 IPS 是否不参与闭环控制、仅限于警告级别?

    2)另外,固件代码有点难懂。 如果可能、您能否分享有关固件的一些相关文档(包括感应参数的 ADC 调节/校准、控制方框图和每个感应参数的作用)。

    等待您的回复。 请告诉我。

    此致、

    普拉蒂克

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    Pratik、您好!

    很乐意为您解答问题。 感谢您使用 TI 的 UCD 器件。 要回答您的问题、请执行以下操作:

    问题1

    跟踪 ADC 信号用途的一种好方法是先查看 ADC 的声明位置。 如果您查看 主要() ,则在中声明 ADC INIT_ADC12 () 。 在 INIT_ADC12 () ,我们可以看到,在 PMP 配置中没有使用作为 IPS 的 ADC04。 因此、好像该信号甚至没有用于带有 UCD3138A 控制卡的 UCD LLC EVM。

      

    跟踪 ADC 使用情况的另一种好方法是查看轮询。 大多数 UCD 代码都有一个称为 POLL_ADC () (通常在 标准中断.c )。 在这里、我们还可以看到 IPS 在 PMP 配置中也未使用。 如果要对其他 UCD 控制器(例如 UCD3138128A)使用其他构建配置、则会使用 IPS。

    问题2

    是的、代码不是最具可读性。 我不认为我们对 LLC-HB 固件有深入的了解。 我们确实有有关 PFC EVM 固件的良好文档。 PFC 固件比 LLC-HB 固件复杂得多。 因此、如果您了解 PFC 固件、那么只要您了解 LLC 设计的基础知识、就可以直接了解 LLC-HB 固件。 EVM 用户指南在第37页的第12.4节(EVM 固件-简介)中提供了良好的固件概述。 许多架构理念都可以转给 LLC。

    PFC 固件文档:

    查看其他半桥 LLC 参考设计也可能会有所帮助。 我们有3个。 LLC-HB EVM 在成为 EVM 之前曾是一种参考设计、因此还会提供一份参考设计测试报告。

    如果您还有其他问题、敬请告知。

    此致、

    乔纳森·王

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    Pratik、您好!

    进行了细微更正、如果您看一下 Configure_warning_levels() 你会看到 ADC12_iin_scale 进行配置、以配置 IIN_OC_WARN_LIMIT 。 为 IIN_OC_WARN_LIMIT 在中初始化 pmbus_topology.h 第199行 (3) 。 这意味着实际 Iin 警告在谐振回路为3A 时出现。 这个 IIN_OC_WARN_LIMIT 是可以在 Fusion Studio GUI 中更改的值、以达到所需的任何限制。  

    此致、

    乔纳森·王

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    非常感谢 Jonathan。
    我现在就明白了。