前言:在之前的研究中,我更多是按硬件的思想來對(duì)TCM PFC控制進(jìn)行分析。比如說,在交錯(cuò)同步的相位管理中,我更多的是依靠主路的ZCD信號(hào)來刷新的開關(guān)周期,然后再繼續(xù)低通濾波器或者說DSP的片上捕獲單元ECAP模式來對(duì)主路PWM進(jìn)行計(jì)數(shù),然后得到主路的PWM周期,再將主路的周期一半的地方寫入到從相的滯后角度寄存器里面,從相的周期和滯后時(shí)候都依靠捕獲單元來進(jìn)行控制。早期研究?jī)?nèi)容:
- 妙用數(shù)字邏輯巧解多相TCM控制中的變頻錯(cuò)相同步問題 by ETH Kolar團(tuán)隊(duì)
- 以COT控制方法簡(jiǎn)化兩相交錯(cuò)TCM PFC控制
- 以COT控制方法簡(jiǎn)化兩相交錯(cuò)TCM PFC控制 P2
最近與一些前輩們交流,逐漸讓我感悟到其實(shí)方法還是很多的,不一定就想需要用捕獲ECAP來做。問題的核心觀點(diǎn)是:TCM/CRM PFC的周期是在變化的,而且依靠ZCD信號(hào)來確認(rèn)開關(guān)周期。那么在程序運(yùn)行中,我們事先是并不能知道開關(guān)周期的長(zhǎng)度,所以在對(duì)從相的頻率和相位管理的時(shí)候,就很難搞。至少之前我沒有想到好方法(畢竟能力有限)
因此,我提出這種思考,在CRM/CCM中,DON和DOFF的占空比和伏妙必然會(huì)達(dá)到平衡。該算式為:Don = 1.0 -fabsf(Vac)/Vpfc。我們?cè)谑褂肅OT的控制方法對(duì)TCM PFC控制時(shí),電壓外環(huán)的輸出就是TON,因此組合Don和環(huán)路計(jì)算的Ton,可以直接計(jì)算出當(dāng)前輸入/輸出電壓情況下,TON對(duì)應(yīng)在CRM/CCM模式下的開關(guān)周期長(zhǎng)度。下面是COT控制的PFC的外環(huán),引入了電壓電壓RMS做前饋。
在DSP的實(shí)現(xiàn)中,可以把VLOOP直接與PWM的周期計(jì)數(shù)器比較得到TON時(shí)間。在這種工作模式的設(shè)計(jì)下,不難不做滿足CRM工作下的開關(guān)周期計(jì)算值。Tsw = Vloop /(1.0f - Fabsf(Vac)/Vpfc_out)。
剩下的關(guān)鍵是如何考慮TCM工作模式做需添加的額外續(xù)流開關(guān)的導(dǎo)通時(shí)間。在《Characterization and Application of Wide-Band-Gap Devices for High Frequency Power Conversion, Zhengyang Liu》論文中大佬直接根據(jù)TCM的幾個(gè)工作變量:VIN/VOUT/LF/Coss整理出了能實(shí)現(xiàn)ZVS工作的額外的續(xù)流時(shí)間計(jì)算公式:
該公式能自動(dòng)的根據(jù)VAC的電壓來計(jì)算出SR的額外導(dǎo)通時(shí)間,在AC電壓低于VOUT/2的區(qū)域,計(jì)算值為0,就是不增加補(bǔ)償時(shí)間。可見:
實(shí)現(xiàn)為:把VLOOP計(jì)算出的理論開關(guān)周期加上TCM實(shí)現(xiàn)ZVS的額外增加時(shí)間。
理論情況下,我們基于VLOOP得到的TON時(shí)間,VIN/VOUT等情況,可以直接計(jì)算出滿足當(dāng)前工作模式的ZVS所需的開關(guān)周期了。但是實(shí)際上并不能達(dá)到這么理想的情況來工作,因此開關(guān)周期的控制仍然需要電感電流ZCD 信號(hào)采樣。至少主路PWM依然需要電流ZCD或者說電流過零點(diǎn)采樣。主路的周期計(jì)數(shù)器使用外部產(chǎn)生的電感電流ZCD來重置,或是依據(jù)上述公式所計(jì)算得到的周期長(zhǎng)度,二者可以使用OR邏輯來對(duì)主路開關(guān)周期進(jìn)行控制和管理。
(CH1 TSW/ CH2 T_tcm_sr/ CH3 VLOOP) 因此,在軟件中我們就可以實(shí)現(xiàn)獲得主路工作的PWM周期長(zhǎng)度,即可根據(jù)所需的交錯(cuò)相位來在中斷函數(shù)中直接分配相位角度(例如TBPHS = 0.333f * TSW_tcm)。從而快速而簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)從路的周期和相位管理。下圖是三路交錯(cuò)的周期計(jì)數(shù)器的輸出:
功率:
控制:
運(yùn)行:
VAC低于0.5*VOUT工作在CRM:
CRM區(qū)域:
TCM區(qū)域:
輸入電壓跳變:
小結(jié):將占空比和伏秒公式計(jì)算出當(dāng)前情況下的周期長(zhǎng)度,然后根據(jù)TCM公式計(jì)算出額外所需的增加時(shí)間,將二者組合后,得出滿足TCM情況工作的開關(guān)周期長(zhǎng)度,從而在程序中提前獲悉功率的周期長(zhǎng)度,輕松的實(shí)現(xiàn)相位管理。關(guān)鍵字:TCM_TSW_1201參考發(fā)波: