基于STM32的单片2KW+全数控移相全桥开关电源研发记录
STM32系列,帶來了用單片低成本32位芯片,開發單片數控移相全橋開關電源的可能。
核心驅動:采用2路帶互補、死區控制的定時器,產生2相移相100KHz驅動信號,輸出驅動、多通道ADC、移相控制等全硬件工作,軟件主要用來占用PID運算和電壓電流控制以及保護等功能。
核心驅動信號測試效果如下:
2通道正負輸出共4輸出,這是移相值=0時候的照片
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時間軸放大后,可以看見,延時誤差幾乎可以忽略,沒有完全重疊,應該是示波器探頭性能差異造成
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移相值=16單位時照片
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移相值120單位的波形
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最大移相值=180°時候的照片。
到這里,核心驅動已經完全測試成功,非常理想。
接著就開始搭功率輸出部分,沒有打樣,臨時用了2塊能穩定工作的1KW半橋輸出的板子,對接起來進行改造后,進行測試。
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MOS管驅動變壓器原邊波形。波形還是非常理想的,方波起始部分的彎折,是由于驅動旁路電容容量偏小造成,加大該電容就可以避免。不過就這樣也是完全夠用了。
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輸出800W時候,全橋2端波形。PID已經接管,穩壓輸出,下面波形的水平抖動,就是100Hz紋波自動調整產生的。
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主變壓器2端電壓和電流波形,電流波形中,輸出上升速率還是可以的,這樣占空比丟失就會不那么嚴重了。
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800W輸出,整流管2端波形,輸出功率752W,電壓=58V,電流=12.96A,由于原邊增加了箝位二極管,可以發現,尖峰非常小,整流管電壓應力相當的低。
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2橋臂輸出的100Hz紋波波形。為標準的100Hz整流類鋸齒波,說明PID雙方系統跟蹤特性良好,沒有超調或者滯后現象。
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800W輸出,無風扇,運行1小時后溫度測試,環境溫度為26℃。照片上部分,就是2塊1000Kw半橋板對拼的測試線路。
總結:作為已經成熟的大功率移相全橋線路,怎么樣設計一款性價比高,穩定可靠的驅動保護系統,就變成了非常關鍵的一個問題,STM32系列芯片,給我們提供了這樣一個可能,單芯片+自己搭的驅動或者成品驅動芯片,就可以實現一個低成本的全數控大功率移相全橋電源。
由于采用了硬件掃描自動ADC,通過內部觸發機制,把轉換時間嵌入到避開超前臂和滯后臂開關時間,測試線路的反饋采樣端,直接取消了常規的高頻旁路電容,并且可以穩定工作,更進一步提高了PID系統的和穩定性。
實際靜態測試,效果非常理想,主開關管采用英飛凌的60R075,37A,導通電阻75mΩ,采用只有100*50*12.5散熱器(應該算比較弱的),無風扇自然冷卻工作一小時,主開關管散熱器溫度僅僅39.6℃。
根據無風扇靜態測試結果看,2KW+時候,用普通風扇風冷(用一個7025-12V200mA風扇足夠),采用30A左右的500Vmos管,輸出2KW+,輕輕松松,好無壓力,效率達到94%+,主開關管溫度可以控制在非常理想值。
圖為上面測試線路的主輸出功率級原理圖:
剩下的就是正式打樣做板完成整機最后工作了。這個就不在這里記錄了。
總結
以上是生活随笔為你收集整理的基于STM32的单片2KW+全数控移相全桥开关电源研发记录的全部內容,希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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