本篇将基于 PPEC-86CA3A 移相全桥数字电源控制芯片以及 PPEC Workbench 开发软件带领大家进行实际移相全桥 DC-DC 变换器的设计与开发 。

一、移相全桥变换器设计与开发

1、外围电路设计与硬件平台搭建

1）外围电路设计

这里给出了 PPEC-86CA3A 移相全桥数字电源控制芯片的采样、PWM 驱动以及硬件保护等外围电路设计图，大家可参考下图进行外围电路搭建与连接。

2）硬件平台搭建

大家可根据前文介绍的参数设计方法进行电源拓扑的器件选型，再按照外围电路设计图搭建 PWM 驱动电路、采样电路以及保护电路并与电源控制核心进行连接。移相全桥 DC-DC 变换器的硬件测试平台如图。

2、移相全桥快速开发

1）在 PC 端安装 PPEC Workbench 软件，并将电源控制核心 PPEC-86CA3A 与 PC 端进行连接；

2）打开 PPEC Workbench 软件，点击起始页“新建工程”或左侧工作栏“新建”按钮，进入工程项目新建导航页；

3) 选择“移相全桥（PFSB）”拓扑；

4) 设置控制参数；

工作模式：可以选择“恒压”输出以及“恒流”输出两种模式；

设定电压/设定电流：“恒压”模式下电源的输出额定电压 / “恒流”模式下电源的输出额定电流；

限定电流/限定电压：“恒压”模式下电源的输出最大电流限值 / “恒流”模式下电源的输出最大电压限值；

PWM 频率：PWM 信号的开关频率；

PWM 死区时间：移相控制过程中 PWM 信号的死区时间；

KP/KI：PI 环路中的比例系数/PI 环路中的积分时间常数；

设定电压上限：设定电压/限定电压的设置最大值；

设定电流上限：设定电流/限定电流的设置最大值；

这里以恒压工作模式为例，设定电压 100V，限定电流 2A，其他参数可参考下图进行设计。

5) 设置启动参数；

设定主继电器闭合电压阈值以及主继电器闭合时间，当检测电压大于“主继电器闭合电压阈值”时，经过 "主继电器闭合时间" 继电器自动闭合，参数可参考下图进行设置。

6) 设置保护参数；

设置输入欠压、输入过压、输入过流、输出过压、输出过流、输出过载的保护阈值，可参考下图进行设置。当检测到某一参数超过设定的保护阈值时，电源控制核心会停止 PWM 输出，同时 PPEC Workbench 故障信息栏会显示具体的故障信息。

7) 选择通讯端口；

若存在设备连接可在端口号下拉菜单里进行端口选择，若不存在设备连接则端口号下拉为空。本例中的通讯端口为“COM3”。

8) “完成”新建移相全桥工程。

9) 设备连接

点击左侧工作栏“连接”按钮, 初次连接需要设置密码，一般为 6 位数字，初始密码为“666666”。

10) 参数下发

击工作栏“下发参数”按钮将已选择的参数一键下发至芯片，右键“下发参数”按钮可进行下发参数的勾选，可以选择部分参数进行下发。

待下发状态进度条加载完毕即完成参数下发。

11）点击工作栏“调试”按钮进入调试界面，调试界面可进行开环调试、采样校正、运行参数显示、控制参数设置、故障信息显示以及实时波形显示。

二、功能验证

1、采样校正

为了实现采样值与实际值的匹配，需通过设置采样的增益与偏置进行校正，这里以输出电压为例：

1）在电源设备非运行状态，外部稳压源连接到设备输出电压采样端；

2）调节外部电压源输出电压，记录两组不同的软件采样值与万用表测量的实际值；

3）在 PPEC Workbench 软件调试界面点击“采样校正”；

4）在①区切换到输出电压通道，在左侧（②、④）填入实际值，右侧（③、⑤）填入相应的采样值；

5）点击“校正”按钮，采样校正完成。

2、保护功能验证

在电源设计阶段已经对保护阈值进行设置，可点击工作栏“设置”按钮进行保护阈值的查询或修改。

为保障设备安全运行，在调试前对保护功能进行验证，这里以“输出过压保护”的功能验证为例：

1）在电源设备非运行状态，外部稳压源连接到设备输出电压采样端；

2）调节外部电压源输出至大于设定输出过压保护阈值（400V）的电压；

3）观察 Workbench 的故障信息栏是否显示“输出过压”故障信息。

设备其他的保护功能可参照上面的方法进行验证。

3、开环调试

在 PPEC Workbench 软件调试界面点击“开环调试”，在开环调试界面内对“移相角度”、“波形数量”和“PWM 频率”进行设置，具体参数定义如下：

1）移相角度（0~359.9 度）：滞后臂与超前臂相差角度，取值范围为 0 ~359.9 度；

2）波形数量（0~65K）：PWM 脉冲数量，PWM 到达脉冲数量后停止输出，设置 0 时则为连续输出模式，大于 0 则为脉冲输出模式；

3）PWM 频率：PWM 输出频率，取值范围 0~100 kHz。

这里采用连续输出模式进行开环调试操作：首先设置移相角为 90 度，脉冲数量为 0，PWM 频率为 20KHz，点击“输出”按键，利用万用表测量输出电压；然后调整移相角度为 180 度，用万用表测量输出电压。

两次操作的输出电压如图，移相 90 度输出电压为 28.3V，移相 180 度输出电压为 55.9V，符合开环输出移相控制规律。

4、闭环调试

开环验证无误后，点击 PPEC Workbench 软件设备控制区的“运行”按钮，并利用万用表测量输出电压，如下图（a）所示：设定电压 100V，闭环输出电压稳定在 99.7V，闭环调试结果符合预期。同样的，可以按照上述步骤进行恒流电源的设计与调试，这里就不再赘述，输出 1A 的恒流源的闭环调试结果如下图（b）。

完成调试之后，可通过工作栏“固化参数”功能将工程参数写入到 PPEC-86CA3A 芯片中，参数保存不受芯片掉电影响。然后可点击工作栏“保存”按钮将工程参数保存至本地。

以上就是利用 PPEC-86CA3A 进行移相全桥变换器的设计与开发的全部过程了，真的是十分简单便捷了。接下来就带大家简单了解一下今天我们用到的数字电源研发黑科技吧！

三、研发黑科技

1、PPEC-86CA3A

PPEC-86CA3A 是一款应用于移相全桥电源拓扑的电源控制芯片，其内部囊括电力电子核心算法，可为电源研发企业提供稳定可靠的隔离型 DC/DC 控制方案。

2、PPEC Workbench

PPEC Workbench 软件是武汉森木磊石科技有限公司研发的图形化编程平台，配合 PPEC 系列控制核心使用。其采用菜单式配置模式，设计流程清晰明了，参数观测清晰直观，无需代码编程即可实现电源的参数设计与开发，降低了电源开发门槛，为电源研发企业降本增效。