產品的系統架構和控制算法在此就不再做介紹了,可以參考第一篇文章。今天繼續和大家分享調試過程中的踩坑。
踩坑10、交錯PFC兩相不平衡
前端時間在對PFC的MOS管和電感進行溫升測試時,發現通道1的電感和MOS溫度居然比通道2的電感和MOS溫度高了近10℃。仔細測試發現是因為兩路PFC的電流不等,滿載的時候,電流有效值差不多相差4A左右(交流輸入一共最大才32A,相當于每相16A),實際測試1通道18A,2通道只有14A。這個就是造成兩路PFC不平衡的根本原因。
不平衡會帶來哪些問題呢?1)當然第一個就是剛剛說的溫升差異問題(這個是現象),溫升差異就會帶來系統散熱的負擔,比如通用的風量,兩相平衡,功率器件可以控制在溫升90℃,如果是不平衡,那么一相有95℃,另外一相只有90℃,無形中對散熱就帶來更高的調整。2)不平衡對MOS管的規格要求就更高,需要更大電流的MOS(當然這個問題可以忽略,因為MOS的裕量一般都比較大)。3)不平衡會導致過流保護異常,比如設置單個通道17A的軟件過流保護點,結果一個才14A,一個已經18A了。出現誤保護的情況。4)對前面文章提到的逐周期保護也是會有影響,會讓一個通道提前進入保護,另外一個通道達不到保護點。
不平衡的主要原因?要想解決不平衡問題,首先得知道是什么原因產生的不平衡問題,我看網上也有很多博主提到電感量的差異導致的不平衡,還有MOS的Rds不等這些原因,我實際測試發現,Rds不等和電感量的差異對這個電流不平衡影響很小,調整電感量在10%以內,對不平衡的改善幾乎沒有。我覺得最重要的原因還是交錯控制時驅動移相180°導致的,移相控制原理不清楚的可以看看我前面的文章,而控制上來說是1通道作為主通道,2通道作為副通道,PWM的占空比是一樣的,這就導致在第二個mos管開的時候,輸入電壓已經是第一個mos管開后180°相位的電壓了,這個才是導致輸出不平衡的根本原因
如何解決步平衡問題
方案1、就是PFC軟件環路單獨計算,根據輸出的電壓、MOS上的電流分別對兩路的MOS管的驅動進行計算。(就是下面的軟件環路,兩個通道單獨控制,簡單粗暴的方法),這個方法的缺點就是軟件的計算量就會非常大。
方案2、共用一個電壓環,產生的目標電流分別供給兩個PFC點的電流環進行計算,這個方案帶來的計算量也是比較大的。這個方法對方法1進行了一點優化,但是問題也比較明顯,兩個電流環需要兩個中斷,對中斷的開銷也是很大的,對芯片的性能要求比較高一點,不過主頻高一點的MCU是沒問題的,我之前用的DSP也是沒問題的。這個方法還是比較推薦的。
方案3、在方案2的基礎上進行了一定的優化,提前計算一個電流誤差量,通過這個電流誤差量對第二路PFC電路進行調整。而且這個均衡控制屬于一個滿環路,增加這個PID環路的數據格式可以小一些,計算可以慢一些,中斷也只有一個,對中斷的開銷增加也不是很大,非常適合MCU主頻低一些的控制器。
總結:我實際采用的方案3進行的優化,優化后,帶滿載測試,通道1的電流15.9A,通道2的電流16.1A。效果非常理想。
今天又和大家分享了一個干貨,干干的貨呀?,謝謝大家支持!!!
申明:由于本人水平一般,分享的知識有誤,或者采用的方案不夠好的,歡迎各路大神指正批評,給大家帶來的不便,敬請諒解,本文觀點僅供參考。