移相全桥变换器移相PWM信号的产生神色主要有模拟电路适度和数字电路适度两种。起首分析了数字适度与模拟适度对系统全体性能的影响;然后简要先容了移相全桥DC/DC变换器PWM信号的秉性パナソニック 分電盤 リミッタースペースなし 露出・半埋込両用形，终末详备先容了数字适度的具体完毕过程。

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　　小序

　　ZVS(ZeroVoltageSwitching，移相全桥) DC/DC革新器是一款适用于中大功率景观的直流革新器，它可充分期骗功率器件的寄生参数息争振电感完毕功率开关的零电压导通，裁汰开关管的导通损耗，减小了系统的体积和分量[1]，进步了开关管的开关频率和系统的革新着力。

　　完毕全桥变换器的移相PWM适度的设施许多，传统的适度设施可期骗集成适度芯片搭建模拟适度电路来完毕反馈调遣，产生具有一定相位差的PWM适度波形。跟着数字信号科罚时期的快速发展，多样微适度器的性价比束缚进步，数字适度也曾成为了大中功率开关电源的发展趋势。与模拟适度比拟，数字适度不错完成复杂的适度算法，且不存在温漂，幸免了模拟信号的畸变失真，减小杂散信号的侵略，何况不错完毕通讯和汇聚适度的功能，使适度系统具有更好的褂讪性和更强的天真性[2]。数字适度的这些优点大大进步了变换器的全体性能，使得变换器成为具有高精度、高可靠性、高着力和高功率密度的成立。

　　本文针对工程中平日应用的带同步整流功能的移相全桥ZVS DC/DC 变换器，期骗英飞凌新推出的XMC4500系列适度芯片，将数字适度得胜引入到高频DC/DC 变换器应用景观，不仅完毕了模拟适度的一齐功能，而且具备了数字系统所特有的高性能、适度天真等优点。

　　1 移相全桥ZVS DC/DC 变换器主电路拓扑结构

　　移相全桥ZVS DC/DC革新器的电路拓扑结构如图1所示。

　　  

 

　　图1 移相全桥ZVS DC/DC拓扑结构

　　在变压器的原边电路中，接受的是全桥逆变电路。Q1~Q4为IGBT或MOSFET功率开关器件，D1~D4分散为Q1~Q4的寄生二极管，C1~C4为Q1~Q4的寄生电得意外接电容。Lr为谐振电感，它包括变压器漏感和外接电感。

　　在变压器的副边，接受的是全桥整流电路。因为该革新器的输出电流很大，若使用整流二极管，会产生很大的功耗。由于功率MOSFET的通态电阻很小，不错达到几mΩ，因此可使用低压大电流的MOSFET替代传统DC-DC革新器中的续流二极管或整流二极管，裁汰功耗，进步电源的革新着力。功率MOSFET属于电压适度型器件，勤劳率MOSFET作念整流器时，要求栅极电压必须与被整流电压的相位保抓同步才能完成整流功能，故称之为同步整流[3]。图1中SR1~SR4即暗示MOSFET管。

　　移相全桥ZVS DC/DC革新器内容上是一种PWM适度神色，但与传统的PWM适度又有很大的区别：每一桥臂上的两个功率开关收支180°互补导通;其中一个桥臂上两个功率开关的导通角分散以一定的相位滞后于另一桥臂上所对应的功率开关。也即是说，逆变桥四个开关管自己的占空比莫得转变，而是通过治愈相应开关管的相位差，来完毕变压器原边电压占空比的转变，即所谓的移相适度神色。

　　在一个开关周期中，移相全桥ZVS DC/DC革新器有12种开关景色[4]，接受移相全桥ZVS适度神色，可充分期骗功率开关器件的寄生电得意外接电容来完毕开关管的零电压导通，电路结构浅易、可靠性高。

　　其主电路主要波形如图2所示。

　　  

 

　　图2 移相全桥ZVS DC/DC主电路主要波形

　　图2中UAB暗示变压器原边电压，ip暗示变压器原边电流，U2暗示变压器次级电压。

　　由各开关器件的适度信号波形不错看出，每个桥臂的两个开关互为180°互补导通，左桥臂的两个开关(Q1和Q2)的导通相位分散比右桥臂的功率开关(Q4和Q3)提前了一个相位，是以左桥臂为超前臂，右桥臂为滞后臂。

　　2 变换器移相适度系统联想

　　2.1 移相适度系统的硬件适度

　　适度系统接受英飞凌公司的32位微适度器XMC4500当作主控芯片。图3为该变换器适度系统的结构框图，接受双闭环适度计策，对输出电压Vo进行闭环适度。电压外环和电流内环均接受PI调遣运算，最终电流内环的调遣终结当作有用的占空比信号，通过CCU8单位产生PWM移相适度信号。休止驱动电路产生驱动信号来适度逆变电路开关管的导通与关断，使变换器输出电压，达到所需要求。适度系统的主邀功能模块包括:

　　① CCU8单位：PWM 移相适度脉冲的产生;パナソニック 分電盤 リミッタースペースなし 露出・半埋込両用形

　　② ADC单位：模拟信号的数字革新;

　　③ I/O口：景色判断与复位适度等;

　　④ CAN通讯单位：与整车进行通讯。

　　  

 

　　图3 移相全桥革新器适度经过图

　　数字DC/DC 变换器系统接受经典的双闭环适度算法，包括电压外环和电流内环，如图4所示。

　　  

 

　　图4 双闭环适度旨趣框图

　　双闭环适度的旨趣是[4]：外环电压与参考电压比较后，经过PI运算，将运算终结当作电流内环的参考值，采样取得的电流与该参考值比较后，经过PI调遣运算后，将运算终结与三角波比较，产生驱动信号驱动逆变桥。

　　2.2 移相适度系统的软件适度

　　数字适度器法子经过包括4 部分: 主法子、电压环和电流环PI谋划CCU8周期重载中断和外部故障科罚。主法子完成ADC、CCU8等模块的运移动责任，然后投入一个轮回，恭候中断发生。

　　系统中断响应包括A/D革新采样中断(进行电压环PI 谋划、电流环PI谋划)、CCU8单位重载中断，以及CAN通讯中断3个中断源， 并端正它们的优先级从高到低递次为CCU8周期重载中断、A/D采样中断、CAN通讯中断。

　　外部故障科罚主要包括过压检测、过流检测以及过温保护，当ADC采样到的这些值逾越限制值时产生中断，并使I/O端口置低或置高响应的电平，从而使系统罢手责任，起到故障保护的作用。

王竹子 露出

　　3 XMC4500全桥移相适度的完毕

　　数字化适度不错完毕模拟适度难以作念到的复杂适度算法，使系统的硬件兼容性更好。借助英飞凌XMC4500系列MCU的高速运算性能和丰富集成外设资源，就能得胜地将数字信号适度引入到高频DC/DC变换器中，完成同步整流移相全桥DC/DC变换器的数字适度应用，并取得精好意思的适度着力。

　　3.1 CCU8单位移相PWM的产生

　　ZVS全桥变换器移相适度需要4 路寂寞的驱动信号，天海翼并知足以下条款[5]:

　　① 吞并桥臂陡立两管的驱动波形呈180°互补;

　　② 4 路驱动信号的占空比D大小固定，在忽略死区时分影响条款下取D=0.5;

　　③ 对角超前桥臂功率管的驱动信号当先滞后桥臂功率管一个移相角0°，其界限为0°~180°，并把柄系统闭环调遣终结进活动态治愈。

　　XMC4500的CCU8定时器单位里面具有4个寂寞的PWM发生器( PWM1~PWM4)，每个PWM发生器可产生两路互补的PWM波形。CCU8模块的PWM发生器用有独有的非对称PWM 输出形式，每个PWM发生器用有两个可编程比较寄存器，即当PWM 责任在互补中心对皆形式时，PWM占空比可在半周期寂寞建立。PWM 的计数所在决定PWM 模寄存器的采选，如在增量计数时采选奇数模寄存器有用，在减量计数时采选偶数模寄存器有用，由此即可完成非对称PWM 输出的独有功能。

　　每一个CCU88 定时器单位提供两个寂寞的8 位死区时分计数器，不错在两个比较通说念中上涨和下落沿产生寂寞的死区时分值，不错在功率级应用上用于短路保护，死区时分不错通过相应的寄存器由软件建立。

　　有关映射寄存器会把柄下列事件进行映射传送比较寄存器重载，转变PWM发生器的比较值：

　　① 增量计数时，周期匹配后的下一个时钟周期内;

　　② 减量计数时，匹配后的下一个时钟周期内;

　　③ 定时器罢手或传送肯求被触发时坐窝发生。

　　这意味着当周期匹配事件时，在映射传送事件发生之前终末一个时钟周期内的少顷时天职使用周期匹配中断职业，仍来得及建立移动使能肯求，时常使用比较事件中断完毕。关连词，即使当一个比较寄存器的值等于周期寄存器值时，仍能准确地建立传送使能肯求。换句话说：通盘定时器周期不错用于建立传送使能位。

　　在本文所论说的电源系统中，PWM1产生两路互补通说念，驱动超前桥臂; PWM2产生两路互补通说念，驱动滞后桥臂，条款①即得到知足。要完毕条款②、③的功能，PWM发生器需要配置为中心对皆的非对称PWM输出形式。接受这种输出形式，计数寄存器中的计数值增量计数到达奇数模寄存器设定值Value1时，PWM输出信号由低变高;当计数寄存器计数到计数周期寄存器值后变为减量计数、减到偶数模寄存器设定值Value2后，输出再次翻转，由高变低。把柄PWM 产生设施可知，当比较寄存器值细目后，即细目了对应的PWM正脉宽大小以及两对PWM之间移相角的大小，即：

　　正脉宽=2Th-PWMx_Value2-PWMx_Value1

　　移相角=PWM2_Value1-PWM1_Value1

　　其中，Th为PWM波半周期对应的计数值;x取值为1或2。

　　要保抓输出占空比大小不变，需要使吞并PWM发生器的Value2 扈从Value1变化，即保抓2Th-PWMx_Value2-PWMx_Value1为常数。同期，转变不同PWM发生器之间Value1的值，即可转变两对PWM波之间的相位差。

　　把柄XMC4500的CCU8定时器单位的责任机理，便不错将双闭环适度接受PI调遣运算的终结PI_result经过归一化科罚后，当作CCU8单位比较寄存器比较值的转变量，从而使滞后臂的PWM信号产生相应的移相角。CCU8单位具体的移相PWM适度神色如图5所示。

　　  

 

　　图5 CCU8定时器单位移相PWM波形示例

　　3.2 A/D革新单位

　　XMC4500提供了一系列一语气到一个A/D革新器集群的模拟输入通说念，这些A/D革新器接受逐次贴近寄存器(SAR)旨趣将模拟值(电压)革新为龙套数字值。

　　A/D革新器集群里的每个革新器都不错寂寞于其他革新器单独责任，每个革新器都有一组专用的寄存器适度，并由一组专用的肯求源触发。这些基本结构维持面向应用的编程和操作，并提供对系数资源的访谒，系数革新器组简直皆备交流，维持天果然通说念分派功能。

　　在XMC4500 中， ADC具有多种启动神色， 既不错用软件平直激活相应的革新肯求源，又可期骗外部事件同步激活肯求源，举例用定时器产生的PWM信号能够来自端口引脚的信号当作触发脉冲。

　　通过软件设定可将ADC 采样时刻与PWM中心时刻治愈成精准同步，即在每次CCU8单位匹配中断中接受软件同步启动ADC。关于不同的占空比输出情况，此时功率器件的开关景色均已完成， ADC 采样也就能有用幸免功率开关侵略，从而真实反馈模拟采样终结。

　　关于一般的微适度芯片里面ADC功能模块，中断响应比较单一，只可在一齐采样末端后产生一个中断响应。在XMC4500的ADC 模块里，除了采样末端中断外，每路A/D 革新通说念均提供了多种硬件中断响应，即每路A/D革新通说念把柄及时采样终结自动产生上限溢出中断、过零中断和下限溢出中断。这一秉性关于电力电子应用也很有匡助，举例关于电感电流的采样，要是将最大允许电感电流或输入电压界说成通说念采样的门限值，即可自动完成电感电流的过流保护和输入电压的过压保护。系数这些功能均由单片机里面硬件自动完成，并不需要任何出奇的软硬件支拨，这关于高频应用尤为庞杂。

　　4 实践终结

　　为了考据接受XMC4500进行数字适度的可行性，试制了一台移相全桥ZVS DC/DC革新器样机，外接XMC4500的最小系统对革新器进行适度。该革新器可完毕160~350 V的直流电压输入，14 V电压输出，功率为2.7 kw，责任频率为100 kHz，闭环适度接受经典的PI适度。最终的实践终结标明，XMC4500不错完毕移相PWM适度信号输出，且不错使输出电压很好的褂讪在14 Vパナソニック 分電盤 リミッタースペースなし 露出・半埋込両用形，具有精好意思的稳态秉性。