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[参考译文] UCD3138:具有切相功能的多个交错双有源电桥转换器

Guru**** 2392115 points
Other Parts Discussed in Thread: UCD3138, UCD3138PSFBEVM-027, UCD3138A

请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/1371201/ucd3138-multiple-interleaved-dual-active-bridge-converters-with-phase-shedding

器件型号:UCD3138

工具与软件:

您好!

我正在寻找"合适"的数字控制器、以用于标题中列出的应用(以及下文所述)、并希望  深入了解 UCD3138是否适合解决方案、或者 C2000系列控制器是否更适合。  

此转换器将包含交错、双向双有源电桥转换器、每个转换器由一个单独的 UCD3138或 C2000 MCU 控制并采用 SPS 调制运行。 为了减少常见负载所见的纹波电流、转换器将在它们之间发生相移。 此外、转换器应该能够智能地"切"相(作为负载的函数)、以保持高系统效率。

此外、UCD3138是否能够实现扩展相移调制?

谢谢

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    Neal、您好!

    感谢您关注 UCD3138x 数字电源控制器。 说到双有源电桥(DAB)、您是指下图中的拓扑吗?  

    UCD3138x 控制器可以非常适合该设计。 有8个 DPWM 输出可用于驱动每个 MOSFET (需要外部栅极驱动器)。 UCD3138x 控制器还有一个 ARM7内核、允许您对想要实施的任何其他控制算法进行编程。 UCD PSFB 固件(https://www.ti.com/tool/UCD3138FW-PFC)和 UCD FB-LLC 固件(https://www.ti.com/tool/UCD3138FW-FBLLC)显示了您可以实现的复杂控制方案。   

    如果采用交错方式、意味着 MOSFET 的数量是原来的两倍、则可能需要多个 UCD3138x 控制器。 这些 UCD3138x 控制器可通过 UART、I2C 或 PMBus 进行同步。

    我不熟悉 SPS 调制或扩展相移调制。 但是、如果您已经知道如何在 C 代码中实现这些算法、那么我认为 UCD3138x 控制器不会有任何限制。  

    TI 拥有现有的带有 C2000控制器的 DAB 参考设计: https://www.ti.com/tool/TIDA-010054 

    此致、

    Jonathan Wong

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    是的、这正是我所指的。

    通过交错方式、我指的是并行输入并行输出(PIPO)、最多可将四个此类独立转换器与自己的 UCD3138x 相连。 它们能否进行同步、然后相对于彼此进行相移? 例如、如果初级控制器在零度时运行、则次级控制器的相对于初级侧的超前/滞后分别为90度、180度和270度。

    单相移(SPS)调制只有一种控制自由度、即 DAB 任一侧全桥之间的相移。 扩展相移(EPS)调制会将初级全桥的占空比增加到公式中、因此现在有两种程度的控制自由度。

    最后、您能否简要说明一下设计中何时需要使用 C2000而不是 UCD3138?

    感谢 Jonathan!

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    Neal、您好!

    我觉得交错连接没有问题。 只要使用通信总线将它们同步在一起、就可以自定义彼此的相位。

    对于单相移、我认为这是可行的、但这可能取决于您需要的误差 ADC (EAP)数量。 误差 ADC 是 PID 滤波器的主要输入。 例如、在 UCD PSFB EVM (https://www.ti.com/tool/UCD3138PSFBEVM-027)中、有一个电压环路、它由 EAP0测量、有一个电流环路、它由 EAP1测量。  每个 UCD3138x 控制器只有3个 EADC 引脚。 如果您要在控制中添加更多环路、则可能会耗尽 EAP 引脚。 我不知道将如何实施 SPS、因此 需要考虑控制环路的数量。 请参阅 UCD3138PSFBEVM-027用户指南:

    我将向您介绍 UCD 和 C2x 之间的差异。

    此致、

    Jonathan Wong

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    Neal、您好!

    请参阅 UCD3138x 器件简介(https://www.ti.com/lit/an/sluaas7/sluaas7.pdf)。 这就回答了以下问题:什么是 UCD?为什么要使用 UCD?

    总之、UCD3138x 控制器是专门针对电源进行优化的数字控制器。 这与 C2x 控制器相反、C2x 控制器是不仅仅用于电源设计的通用 MCU。 例如、请查看 UCD3138A 数据表(https://www.ti.com/lit/ds/symlink/ucd3138a.pdf)中第41页的图7-6。 图7-6所示为 UCD 的 PID 滤波器、该滤波器专为电源控制而设计。

    如果您使用 C2x 控制器、则需要写入  全部 实现 PID 滤波器的代码。 这包括手动编写代码来执行您在图中看到的乘法、加法和钳位。

    UCD 控制器具有所有路径  蚀刻的 流入器件本身。 是的  不会 需要对 PID 滤波器进行编码、因为这是 UCD 内部硬件的固有特性。 唯一的东西 CAN  变化是以蓝色、粉色和绿色突出显示的值、例如 KP 系数。 因此、使用 UCD 控制器进行设计要简单得多、因为您无需对大部分的控制进行编程、并且由于信号自动通过器件、因此响应时间也会更快。

    这些值也可以更改  实况  GUI 加载 SRAM。 Fusion Studio GUI 允许您在电源运行时查看控制环路和监控状态。 您还可以实时更改这些值、例如 KP 系数、以查看更改这些值如何影响电源的性能。 请参阅 PSFB 拓扑中的一个 GUI 选项卡的以下屏幕截图:

    如果您需要更通用的 MCU、那么 C2x 会更合适。 C2x 通常还具有更多的引脚数和引脚功能、因此您不受硬件限制。 例如、UCD 控制器都有3个误差 ADC 引脚。 如果您仅使用一个误差 ADC 引脚、则其他两个误差 ADC 引脚将不会被使用、因为其功能无法更改。 C2x 控制器可以对其引脚进行更多定制、因此引脚不限于一个功能。

    此致、

    Jonathan Wong

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    Neal、您好!

    我们刚刚发布了新的技术文章"实时控制技术如何实现可靠、可扩展的高电压设计"(https://www.ti.com/lit/ta /ssztd36/ssztd36.pdf)。 本文对 UCD 与 C2x 以及每种产品的使用时间进行了比较。

    此致、

    Jonathan Wong

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    Jonathan、

    非常感谢您的详细回答和链接到新的文章,我非常感谢!