基于DSC控制器的逐波限流實(shí)現

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(guò)程中輸出過(guò)流從而損壞硬件電路。本文簡(jiǎn)要介紹基于DSC片上外設實(shí)現逐波限流的具體策略。

DSC外設簡(jiǎn)介

實(shí)現逐波限流功能，需要使用DSC片上的PWM，CMP，XBAR模塊。

PWM模塊用于產(chǎn)生開(kāi)關(guān)電源控制所需的PWM信號。PWM內部集成故障保護功能，每個(gè)PWM模塊共包含8個(gè)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(guò)XBAR連接至DSC片上信號。任意一個(gè)故障信號均可用于關(guān)閉指定通道的PWM信號輸出，從而實(shí)現硬件保護或限流功能。

PWM故障恢復模式共有以下幾種：

自動(dòng)故障清除模式(FCTRL[FAUTOx=1])

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

手動(dòng)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(gè)/一個(gè)PWM周期起始處自動(dòng)恢復輸出，配置FSTS[FHALFx]和FSTS[FFULLx]位設置恢復時(shí)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(gè)/一個(gè)PWM周期起始處自動(dòng)恢復輸出，配置FSTS[FHALFx]和FSTS[FFULLx]位設置恢復時(shí)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(hù)可通過(guò)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(guò)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(hù)使用多個(gè)外設進(jìn)行配合，實(shí)現復雜功能。

逐波限流原理

下面結合示意圖，簡(jiǎn)要介紹逐波限流的實(shí)現原理。當電流iL小于電流門(mén)限值(Threshold)時(shí)，PWM信號正常輸出；當iL超過(guò)Threshold時(shí)，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(jìn)入下一個(gè)PWM周期后，如果此時(shí)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(guò)硬件關(guān)斷PWM輸出信號，電流始終被限制在允許范圍內。

逐波限流實(shí)現

下圖為基于DSC片上CMP和PWM模塊實(shí)現逐波限流的系統配置框圖。iL為交流電流，因此需要兩個(gè)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(mén)限值可通過(guò)配置CMP內部集成的DAC的相關(guān)寄存器進(jìn)行設置。兩個(gè)CMP的輸出信號通過(guò)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(dòng)故障清除模式。當FSTS[FHALFx]配置為1時(shí)，PWM輸出信號在半周期起始處恢復，半周期時(shí)刻由PWM[SMxVAL0]決定，用戶(hù)可根據需要將半周期時(shí)刻配置為PWM周期內的任意時(shí)刻；當FSTS[FFULLx]配置為1時(shí)，PWM輸出信號在PWM周期起始處恢復。

如果用戶(hù)希望使用外部CMP，可按照如下框圖進(jìn)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(guò)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(dòng)故障清除模式。

如果用戶(hù)希望使用DSC片上CMP，同時(shí)比較器門(mén)限(iL_th+, iL_th-)由外部硬件電路產(chǎn)生，那么可按照下圖進(jìn)行配置。外部硬件電路產(chǎn)生的門(mén)限信號連接至帶CMP輸入功能的引腳，并將門(mén)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(lèi)似。

逐波限流計數

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

具體實(shí)現的程序流程如下圖所示。Ctrl_ISR()為執行變換器控制算法的定頻中斷服務(wù)函數。CBC_ISR()為PWM故障事件觸發(fā)的中斷服務(wù)函數，每觸發(fā)一次硬件限流，執行該中斷函數一次。TimeDuration用于設置一段固定時(shí)間，OcpCnt用于計算觸發(fā)限流次數。每隔一段設定時(shí)間，程序便會(huì )判斷觸發(fā)限流的次數，如果限流觸發(fā)次數大于最大允許的限流觸發(fā)次數OcpMax，變換器進(jìn)入過(guò)流保護狀態(tài)。

結語(yǔ)

以上簡(jiǎn)要介紹了基于DSC片上外設的逐波限流實(shí)現策略。得益于靈活的PWM，CMP，XBAR模塊，逐波限流功能可方便實(shí)現。逐波限流次數計數借助PWM故障中斷實(shí)現，根據限流次數判斷變換器是否過(guò)載。