基于DSC控制器的逐波限流實現(xiàn)

逐波(CBC, Cycle-By-Cycle)限流功能常用于限制逆變器輸出電流，防止逆變器加載過程中輸出過流從而損壞硬件電路。本文簡要介紹基于DSC片上外設實現(xiàn)逐波限流的具體策略。

DSC外設簡介

實現(xiàn)逐波限流功能，需要使用DSC片上的PWM，CMP，XBAR模塊。

PWM模塊用于產生開關電源控制所需的PWM信號。PWM內部集成故障保護功能，每個PWM模塊共包含8個故障信號輸入端口。PWM故障端口既可連接至DSC片外故障信號，也可通過XBAR連接至DSC片上信號。任意一個故障信號均可用于關閉指定通道的PWM信號輸出，從而實現(xiàn)硬件保護或限流功能。

PWM故障恢復模式共有以下幾種：

自動故障清除模式(FCTRL[FAUTOx=1])

故障消失后，PWM信號在下半個/一個PWM周期起始處自動恢復輸出，配置FSTS[FHALFx]和FSTS[FFULLx]位設置恢復時刻。

手動故障清除模式(FCTRL[FAUTOx=0])

● 使能安全模式(FCTRL[FSAFEx=1])：軟件清除故障標志位FSTS[FFLAGx]，若故障端口上故障信號消失，PWM信號在下半個/一個PWM周期起始處自動恢復輸出，配置FSTS[FHALFx]和FSTS[FFULLx]位設置恢復時刻。

● 禁用安全模式(FCTRL[FSAFEx=0])：軟件清除故障標志位FSTS[FFLAGx]，PWM信號在下半個/一個PWM周期起始處自動恢復輸出，配置FSTS[FHALFx]和FSTS[FFULLx]位設置恢復時刻。PWM恢復輸出不受故障端口上信號狀態(tài)的影響。

CMP為DSC片上比較器模塊，其內部集成8位DAC，DAC輸出可配置為比較器同相端或反相端的輸入信號，用戶可通過配置寄存器調整DAC輸出電壓。CMP同相/反相輸入端口信號均可通過配置8選1多路復用器選擇。

XBAR為內部外設互聯(lián)模塊，便于用戶使用多個外設進行配合，實現(xiàn)復雜功能。

逐波限流原理

下面結合示意圖，簡要介紹逐波限流的實現(xiàn)原理。當電流iL小于電流門限值(Threshold)時，PWM信號正常輸出；當iL超過Threshold時，比較器CMP輸出翻轉至高電平，PWM輸出快速翻轉至低電平，隨后iL逐漸降低。進入下一個PWM周期后，如果此時iL低于Threshold，那么PWM恢復輸出高電平；如果iL仍大于Threshold，那么PWM信號依然保持為低電平。以上就是逐波限流功能的基本邏輯，在該模式下，通過硬件關斷PWM輸出信號，電流始終被限制在允許范圍內。

逐波限流實現(xiàn)

下圖為基于DSC片上CMP和PWM模塊實現(xiàn)逐波限流的系統(tǒng)配置框圖。iL為交流電流，因此需要兩個CMP模塊，分別用于限制交流正負半周期的電流最大值。限流門限值可通過配置CMP內部集成的DAC的相關寄存器進行設置。兩個CMP的輸出信號通過配置XBAR連接至PWM模塊的故障信號輸入端口。PWM故障恢復模式配置為自動故障清除模式。當FSTS[FHALFx]配置為1時，PWM輸出信號在半周期起始處恢復，半周期時刻由PWM[SMxVAL0]決定，用戶可根據(jù)需要將半周期時刻配置為PWM周期內的任意時刻；當FSTS[FFULLx]配置為1時，PWM輸出信號在PWM周期起始處恢復。

如果用戶希望使用外部CMP，可按照如下框圖進行配置。外部CMP的輸出信號可直接連接至PWM的故障輸入端口，或者通過XBAR連接至PWM的故障輸入端口。PWM故障恢復模式仍配置為自動故障清除模式。

如果用戶希望使用DSC片上CMP，同時比較器門限(iL_th+, iL_th-)由外部硬件電路產生，那么可按照下圖進行配置。外部硬件電路產生的門限信號連接至帶CMP輸入功能的引腳，并將門限信號配置為片上CMP的同相/反相輸入信號。PWM故障功能配置與上述方案類似。

逐波限流計數(shù)

在設定時段內，觸發(fā)逐波限流的次數(shù)可作為判斷變換器過載/短路的依據(jù)。當觸發(fā)逐波限流的次數(shù)超過上限值時，那么變換器將由逐波限流狀態(tài)切換至過流保護狀態(tài)。

具體實現(xiàn)的程序流程如下圖所示。Ctrl_ISR()為執(zhí)行變換器控制算法的定頻中斷服務函數(shù)。CBC_ISR()為PWM故障事件觸發(fā)的中斷服務函數(shù)，每觸發(fā)一次硬件限流，執(zhí)行該中斷函數(shù)一次。TimeDuration用于設置一段固定時間，OcpCnt用于計算觸發(fā)限流次數(shù)。每隔一段設定時間，程序便會判斷觸發(fā)限流的次數(shù)，如果限流觸發(fā)次數(shù)大于最大允許的限流觸發(fā)次數(shù)OcpMax，變換器進入過流保護狀態(tài)。

結語

以上簡要介紹了基于DSC片上外設的逐波限流實現(xiàn)策略。得益于靈活的PWM，CMP，XBAR模塊，逐波限流功能可方便實現(xiàn)。逐波限流次數(shù)計數(shù)借助PWM故障中斷實現(xiàn)，根據(jù)限流次數(shù)判斷變換器是否過載。