ZHCAD62 September 2023 TMS320F2800132 , TMS320F2800133 , TMS320F2800135 , TMS320F2800137 , TMS320F2800152-Q1 , TMS320F2800153-Q1 , TMS320F2800154-Q1 , TMS320F2800155 , TMS320F2800155-Q1 , TMS320F2800156-Q1 , TMS320F2800157 , TMS320F2800157-Q1 , TMS320F280021 , TMS320F280021-Q1 , TMS320F280023 , TMS320F280023-Q1 , TMS320F280023C , TMS320F280025 , TMS320F280025-Q1 , TMS320F280025C , TMS320F280025C-Q1 , TMS320F280033 , TMS320F280034 , TMS320F280034-Q1 , TMS320F280036-Q1 , TMS320F280036C-Q1 , TMS320F280037 , TMS320F280037-Q1 , TMS320F280037C , TMS320F280037C-Q1 , TMS320F280038-Q1 , TMS320F280038C-Q1 , TMS320F280039 , TMS320F280039-Q1 , TMS320F280039C , TMS320F280039C-Q1 , TMS320F280040-Q1 , TMS320F280040C-Q1 , TMS320F280041 , TMS320F280041-Q1 , TMS320F280041C , TMS320F280041C-Q1 , TMS320F280045 , TMS320F280048-Q1 , TMS320F280048C-Q1 , TMS320F280049 , TMS320F280049-Q1 , TMS320F280049C , TMS320F280049C-Q1
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在不同的 PFC 拓扑中,图腾柱 PFC 因为能够在无桥 PFC 拓扑中达到最高的效率,因此受到更多的关注。由于支持边界条件需要更复杂的方案和特殊要求,因此常见的做法是为图腾柱 PFC 使用数字控制器。本应用手册讨论了几种控制方案,可基于 C2000 实时 MCU 优化图腾柱 PFC 性能,从而实现更可靠和更灵活的系统设计。
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图 1-1 展示了一种基本图腾柱 PFC 结构。不同于升压转换器,图腾柱 PFC 的控制更为复杂。根据输入电压 VAC 极性,高频 FET Q1 和 Q2 交替用作 PFC 有源开关或同步开关,而低频 FET Q3 和 Q3 在电网频率下开关。基本控制逻辑可参考图腾柱 PFC 中的控制挑战。在实际应用中,需要考虑当功率级进入过载、轻负载或故障状况时,如何更好地处理瞬态条件,这在建议的 PWM 配置中进行了讨论。
当 PFC 进入过载状况时,例如,在从高压线路到低压线路出现瞬态交流电压时,或发生某些故障事件时,需要通过基于 CBC 的 PWM 关断控制来实施过流保护,从而限制 PFC 电感器电流而不是关断功率级。通常情况下,在电感器电流达到过流阈值时,常见的做法是配置 Q1 和 Q2 的 PWM 输出,使其一起关断。但是,这可能会为功率级带来风险,尤其是在高温条件下。
由于反向恢复问题,不能在连续导通模式 (CCM) 图腾柱 PFC 中使用常规 MOSFET,因此 Q1 和 Q2 需要是 GaN 或 SiC FET。如“GaN 的第三象限操作”(位于 GaN 是否具有体二极管?- 了解 GaN 的第三象限操作)中所述,第三象限操作下的反向导通电压 Vsd 要高得多,电压范围为 3V 至 5V,如果反向电流更大,这个电压也会更大,这也适用于 SiC。高反向导通电压会导致过度损耗,并会给器件的热限制和系统可靠性带来问题。以正周期运行为例,如图 1-2 所示,采用传统 PWM 配置时,当高侧和低侧 FET 在过流事件中关断后,大电感电流将继续在高侧 FET 上流动,因此由于第三象限操作,导通损耗会增加,这可能会导致结温升高并导致 GaN 或 SiC 发生热损坏。
因此,图 1-3 展示了 PWM 配置的理想 CBC 保护方案。同步开关的 PWM(在本例中为用于正周期的高侧 FET Q1)应在有源开关关断后导通,并具有自定义死区时间。但是,ePWM 的传统跳闸区域 (TZ) 子模块无法用于实现上述逻辑。如图 1-4 所示,当发生逐周期跳闸事件时,会立即在 ePWMxA 和 ePWMxB 输出上执行 TZ 子模块中指定的操作,没有任何延迟,这是因为 TZ 子模块是 ePWM 输出之前的最后一部分。此外,对于图腾柱 PFC,用于有源 FET 和同步 FET 的 ePWM 输出根据 VAC 极性而有所不同,因此 TZ 子模块内设置的操作无法自动在正周期和负周期都起作用。