epc9151 power bidirectional acmc
1.0.1
双方向2相同期バック/ブーストコンバーター
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このコードの例は、DSPIC33CKのクローズドループ平均電流モード制御実装を示しています。特にEPC9151 Rev1.0 1/16ブリックコンバーター用に開発されました。
ボードは、ステップダウンとステップアップ操作をサポートします。ステップダウンモードでは、コンバージョン方向は48 Vから12 Vになりますが、ステップアップモードでは12 Vから48 Vに変換方向があります。他の記載されていない場合、48 V側には「入力」という名前が付けられ、12 Vサイドはこのドキュメントで「出力」と呼ばれます。
ボードは、電源がボードに適用されると自動的に電力コンバーターを起動し、調整された出力電圧を提供します。起動手順は、Power Controller State Machineによって制御および実行され、パワーオンの遅延、ランプアップ期間、およびパワー遅延を備えた構成可能な起動手順が含まれてから、一定のレギュレーションモードにドロップします。追加の障害ハンドラールーチンは、入力電圧が定義範囲（UVLO/OVLO）の外側（UVLO/OVLO）の外側にある場合、または出力電圧が10ミリ秒以上規制から0.5 Vを超える場合、着信ADCデータと周辺ステータスのビットを継続的に監視し、電源をシャットダウンします。
Mutli-Loop II（2P2Z）平均モードコントローラーは、このインターリーブコンバーターの両方のフェーズで相電流のバランスをとるために使用されます。 （以下の詳細を参照）
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EPC9151 1/16thブリックパワーモジュールは、EPC9531テストフィクスチャにプラグインすると、テストするのが最適です。このテストフィクスチャは、ベンチテスト中にキットを簡単かつ安全に処理するために、DSPIC33CK32MP102 DSCとテストポイントとバナナジャックコネクタをプログラムおよびデバッグするために必要なすべてのインターフェイスも提供します。 EPC9531 QSGは、詳細な操作手順の指示を提供します。
ボードはプログラムされており、開梱時に使用する準備ができています。公称出力電圧や起動タイミングなどの機能や設定を変更する必要がない限り、ボードを操作するためにターゲットデバイスの再プログラムは必要ありません。
ファームウェアベースの機能を変更する必要がある場合は、Microchip DSPIC33CKコントローラーを、RJ-11プログラミングインターフェイスで利用可能なインサーキットシリアルプログラミングポート（ICSP）とEPC9531テストフィクスチャによって提供される5ピンヘッダーを使用して再プログラムできます。これらのインターフェイスは、MPLAB®ICD4、MPLAB®リアルアイス、MPLAB®PickIT4、以前の誘導体など、Microchipのすべての回路プログラマー/デバッガーをサポートしています。詳細については、EPC9531クイックスタートガイドを参照してください。
出力端子に8.5 V DC以上が適用されると、コンバーターは自動的に起動します。 EPC9531テストフィクスチャの入力端子を横切る18 V。入力または出力のいずれかで適切な分離容量を使用せずに、EPC9151参照設計を操作することはお勧めしません。 EPC9531テストフィクスチャは、コンバーターに最適なテスト環境を提供します。 EPC9531クイックスタートガイドをお読みください。このリファレンスデザインのセットアップと操作の要件に関する詳細情報を取得してください。
状態マシンは、次の手順を年代順に通過します。
a）初期化
このステップでは、コントロールループパラメーターがデフォルトにリセットされ、PWM出力はオフになりますが、PWMはまだ実行されており、ADCを連続的にトリガーして、ボード温度だけでなくサンプリング入力と出力電圧をサンプリングし続けます。
b）リセットこれは、「フォールバック」状態であり、そこからバックコンバーターが正常に開始され、障害状態（電圧下/上の入力または温度条件）のためにシャットダウンされた後に再起動されます。
c）スタンバイリセット後、ステートマシンはすべての障害フラグがクリアされるのを待ち、enableとgoビットを設定します。
d）電力オン遅延（POD）バックコンバーターがクリアされると、ステートマシンは遅延の電源を掲載してからスタートアップ手順を実行します。これは単純な遅延であり、その間にコンバーターが非アクティブなままですが、障害ハンドラーは発生する障害条件のためにADCによって生成された値を観察します。
e）電源オンの遅延が期限切れになった後、電圧ランプを起動し、入力電圧と出力電圧が測定されます。コンバーター出力が事前にバイアスされている場合（電圧=非ゼロ）、パワーコントローラーは人工制御履歴とPWM出力を備えた「事前充電」され、最新のレベルから出力電圧を柔らかく上昇させます。
f）電圧ランプアップこれで、デジタルフィードバックループとPWMが有効になり、状態マシンのすべての実行（100 µSEC間隔）で閉ループシステムの参照値が増加します。制御ループは、コントロールシステムを安定させるために許容される最大摂動周波数に一致する10 kHzを超えるクロスオーバー周波数で動作するように調整されています。
g）参照電圧が事前に定義された公称レベルに増加した後、パワーマシンは電源良好な遅延期間に切り替えます。これは、制御ループが定常状態にある別の単純な遅延であり、遅延期間が期限切れになるのを待っています。
h）オンラインでは、パワーの良い遅延が失効した後、コンバーターは公称操作に低下します。この条件では、変更の基準値を継続的に観察します。ファームウェアの他の部分がコントローラーリファレンスを変更した場合、ステートマシンは参照をハードスイッチするのではなく、新しいレベルにそっとチューニングします。
i）パワーコントローラーが外部コマンド（例：障害条件またはユーザー相互作用による障害ハンドラー）によってシャットダウンおよびリセットされている場合、状態マシンはサスペンド状態に切り替えています。
EPC9151の双方向制御システムは、従来の平均電流モード制御（ACMC）に基づいています。外側の電圧ループは、最新のフィードバック値を内部参照と比較することにより、出力電圧を調節します。偏差は、個別のタイプII（2P2Z）補償フィルターによって処理されます。電圧ループの出力は、2つの内部電流ループの基準を設定します。各フェーズ電流コントローラーは、指定された動的電流参照と個々の最新の電流フィードバックとの間の偏差を処理します。電流の各コントロールループ出力は、個々のデューティサイクルまたは位相を調整して、バランスの取れた位相電流を厳しくします。この制御スキームは、48 V〜12 V下流のバックと12 V〜48 Vの上流ブースト操作の両方に適用されます。
コンバーターの両側から単一のDCソースから電源を入れると、出力電圧はそれぞれ25ドルの最大出力電流まで一定に保たれます。 5.5 aブースト動作では、コンバーターが定電流モードに切り替える段階で、電圧調整を効果的に無効にします。
このファームウェアは、化学固有の充電プロファイルを実装することにより、または2つのバッテリー駆動のバスレール間のバランスコンバーターとして、バッテリー充電器フロントエンドシステムの基本的なビルディングブロックとして機能します。
このコントロールループは、CNPNZ_Tコントローラーデータ構造のステータスワードの有効ビットを使用して、オン/オフにすることができます。適応ループゲイン変調は、制御ループが有効になるとすぐに永久にアクティブになります。
制御ループソースコードは、PowerSmart™ - デジタルコントロールライブラリデザイナー（DCLD）ソフトウェアによって構成および生成されます。
この追加のデザインソフトウェアは、GitHubページでダウンロードできます。
インストールすると、コントローラー構成を変更できます。プロジェクトマネージャーの重要なファイルフォルダーにあるファイル「DPSK3_VMC.DCLD」を右クリックすることにより、最新の構成をMPLABX®IDE内から開くことができます。右クリックしたら、[システム内で開く]を選択して、PowerSmart™DCLDで構成を開きます。
ソフトウェアに含まれ、アプリケーションのヘルプメニューから開くことができるPowerSmart™DCLDのユーザーガイドを参照してください。
ファームウェアにユーザー制御インターフェイスが追加されていません。公称出力電圧の再プログラミングを含むファームウェアの変更と参照設計の基本的な動作は、ハードウェア説明ヘッダーファイルのハードウェア固有の値を編集することで実行できます。
このファイルのコンバーター設定は、ボルト、アンペア、オームなどの物理値として定義されます。各定義値は、コンパイル時にいわゆるマクロによってバイナリ数に変換されます。したがって、ユーザーは値を手動で変換する必要はありません。
コンバーターをプログラムして、デフォルトで設定された12 V DCとは異なる公称出力電圧を提供するには、次の手順に従ってください。
公称出力電圧の設定は、行＃324から＃326にあります。
#define BUCK_VOUT_NOMINAL (float)12.000 // Nominal output voltage
#define BUCK_VOUT_TOLERANCE_MAX (float)0.500 // Output voltage tolerance [+/-]
#define BUCK_VOUT_TOLERANCE_MIN (float)0.100 // Output voltage tolerance [+/-]
上記の許容範囲には、最大負荷ステップでの過渡応答が含まれます。最大出力電圧耐性「buck_vout_tolerance_max」の値は、障害ハンドラーによって観察されます。出力電圧の読み取り値が最新の基準電圧値から指定された範囲を超えて迂回した場合、コンバーターがシャットダウンされ、レギュレーションエラーが示されます。障害条件がクリアされ、EPC9151ハードウェアの説明ヘッダーファイルのライン＃527のbuck_regerr_recovery_delayによって指定された回復遅延期間が期限切れになるとすぐに電源が自動的に回復します。
（与えられた行数は変更される場合があります）
このコードの例には、発電所の周波数応答の測定中に一般的に使用される代替の比例制御ループが含まれています。次の定義がtrueに設定されると、共通のメインコントロールループは比例コントローラーに置き換えられます。
app_power_control.c, line 33: #define PLANT_MEASUREMENT false
比例コントローラーはデフォルトでは不安定であり、通常の動作条件下で電源の出力を調整するのに適していません。植物の測定中、入力電圧と荷重は安定したままで変化しないことが必須です。
発電所の測定方法の詳細については、PowerSmart™DCLDユーザーガイドのセクションをお読みください。
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