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国产MCU设计6.6kW充电桩,交错PFC+LLC,踩坑续(4)
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国产MCU设计6.6kW充电桩,交错PFC+LLC,踩坑续(8)

产品的系统架构和控制算法在此就不再做介绍了,可以参考第一篇文章。今天继续和大家分享调试过程中的踩坑。

踩坑10、交错PFC两相不平衡

前端时间在对PFC的MOS管和电感进行温升测试时,发现通道1的电感和MOS温度居然比通道2的电感和MOS温度高了近10℃。仔细测试发现是因为两路PFC的电流不等,满载的时候,电流有效值差不多相差4A左右(交流输入一共最大才32A,相当于每相16A),实际测试1通道18A,2通道只有14A。这个就是造成两路PFC不平衡的根本原因。

不平衡会带来哪些问题呢?1)当然第一个就是刚刚说的温升差异问题(这个是现象),温升差异就会带来系统散热的负担,比如通用的风量,两相平衡,功率器件可以控制在温升90℃,如果是不平衡,那么一相有95℃,另外一相只有90℃,无形中对散热就带来更高的调整。2)不平衡对MOS管的规格要求就更高,需要更大电流的MOS(当然这个问题可以忽略,因为MOS的裕量一般都比较大)。3)不平衡会导致过流保护异常,比如设置单个通道17A的软件过流保护点,结果一个才14A,一个已经18A了。出现误保护的情况。4)对前面文章提到的逐周期保护也是会有影响,会让一个通道提前进入保护,另外一个通道达不到保护点。

不平衡的主要原因?要想解决不平衡问题,首先得知道是什么原因产生的不平衡问题,我看网上也有很多博主提到电感量的差异导致的不平衡,还有MOS的Rds不等这些原因,我实际测试发现,Rds不等和电感量的差异对这个电流不平衡影响很小,调整电感量在10%以内,对不平衡的改善几乎没有。我觉得最重要的原因还是交错控制时驱动移相180°导致的,移相控制原理不清楚的可以看看我前面的文章,而控制上来说是1通道作为主通道,2通道作为副通道,PWM的占空比是一样的,这就导致在第二个mos管开的时候,输入电压已经是第一个mos管开后180°相位的电压了,这个才是导致输出不平衡的根本原因

如何解决步平衡问题

方案1、就是PFC软件环路单独计算,根据输出的电压、MOS上的电流分别对两路的MOS管的驱动进行计算。(就是下面的软件环路,两个通道单独控制,简单粗暴的方法),这个方法的缺点就是软件的计算量就会非常大。

方案2、共用一个电压环,产生的目标电流分别供给两个PFC点的电流环进行计算,这个方案带来的计算量也是比较大的。这个方法对方法1进行了一点优化,但是问题也比较明显,两个电流环需要两个中断,对中断的开销也是很大的,对芯片的性能要求比较高一点,不过主频高一点的MCU是没问题的,我之前用的DSP也是没问题的。这个方法还是比较推荐的。

方案3、在方案2的基础上进行了一定的优化,提前计算一个电流误差量,通过这个电流误差量对第二路PFC电路进行调整。而且这个均衡控制属于一个满环路,增加这个PID环路的数据格式可以小一些,计算可以慢一些,中断也只有一个,对中断的开销增加也不是很大,非常适合MCU主频低一些的控制器。

总结:我实际采用的方案3进行的优化,优化后,带满载测试,通道1的电流15.9A,通道2的电流16.1A。效果非常理想。

今天又和大家分享了一个干货,干干的货呀☺,谢谢大家支持!!!

申明:由于本人水平一般,分享的知识有误,或者采用的方案不够好的,欢迎各路大神指正批评,给大家带来的不便,敬请谅解,本文观点仅供参考。

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  • dy-myjxtBAb 2023-11-10 22:54
    老师您好!便分享下这个的硬件和软件资料吗,谢谢!帮忙发这个邮箱就可以:lixianrun123@126.com
    回复 3条回复
  • dy-myjxtBAb 2023-11-09 10:57
    老师:您好!方便分享下这个的硬件和软件资料吗,谢谢!帮忙发这个邮箱就可以:lixianrun123@126.com
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  • hello-boy 2023-11-08 22:45
    今天和大家分享的踩坑经历,又是满满的干货!!!
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