Понижающий конвертер DC-DC Используя MCU
В этом примере показано, как разработать регулятор степени понижающего конвертера DC-DC application.Typical проблемы с симуляцией преобразования электроэнергии, и развертывание включайте:
Моделирование поведения аналоговой схемы схемы понижающего конвертера
Моделирование поведения синхронизации PWM выход и выборка ADC на MCU
Получение сигналов в контроллерах высокой загрузки ЦП
Количество времени потребовало для валидации контроллера, которая обычно выполняется на оборудовании
Эти проблемы обращены в этом примере с помощью SoC Blockset™ и Simscape™. Тип цифрового управления, используемый в этом примере, является контроллером режима напряжения (VMC), проверенным на TI Delfino F28379D LaunchPad и TI набор BOOSTXL-BUCKCONV.
Эта модель показывает полную систему конвертера, и разделы в этом примере исследуют отдельные проблемы. Чтобы открыть эту модель, запустите следующий код.
soc_dcdc_buck
Необходимое оборудование
Модель набора понижающего конвертера DC-DC
DC-DC Buck Plant подсистема является образцом модели Simscape аналоговой схемы понижающего конвертера DC-DC.
Блоки Simscape™ в модели выбраны и сконфигурированы на основе технических требований производителя укомплектованного оборудования (OEM), предоставленных в таблице данных. Чтобы достигнуть вычислительного КПД в симуляции без влияния на поведении, модель включает их упрощение относительно технических требований OEM:
Напряжение и текущие схемы обнаружения упрощены, чтобы получить блоки.
МОП-транзисторы упрощены до идеальных MOSFETS.
Драйвер логического элемента не моделируется, и его задержки propogation не рассматриваются.
Индуктор упрощен до линейного индуктора.
Все части моделируются с номинальной стоимостью, и допуски не рассматриваются.
Предоставление DC принято постоянным.
В случае необходимости ответ разомкнутого контура модели Simscape может быть сравнен и проверен по физическому оборудованию с помощью цифрового осциллографа результатами, полученными с помощью Данных Тулбокс Acquistion.
Управление режимом напряжения на MCU
На MCU, выходе объекта, произведенного Интерфейсом ADC generaring событие на каждом конце преобразования. Диспетчер задач выполняется, событийно-управляемая задача вызвала ADC на прием каждого события конца преобразования ADC. Задача Прерывания ADC содержит алгоритм управления с обратной связью, который выполняется асинхронно в ответ на каждое событие преобразования ADC. Алгоритм управления получает обратную связь посредством Чтения ADC и генерирует значения рабочего цикла для блока PWM Write. Блок PWM Interface симулирует поведение PWM включая инициирование события, чтобы запустить следующее преобразование ADC. Частота PWM установлена в 200 кГц. Дискретный контроллер пропорционального интеграла (PI) минимизирует ошибку между ссылочным напряжением и выходным напряжением. Рабочий цикл ПИ-контроллера ограничивается 40% периода времени PWM.
Система запускается с initital ссылки напряжения 1 вольта и позволенный достигнуть устойчивого состояния. Это позволяет справедливому управлению между phsyical оборудованием и симуляцией соответствовать известному состоянию. Желаемый шаг напряжения 2 вольт затем инициирован на уровне 50 мс, чтобы исследовать переходной процесс контроллера замкнутого цикла. Нажмите Play, чтобы симулировать модель. Откройте Инспектора Данных моделирования и просмотрите сигналы.
Чтобы проверить результаты симуляции по оборудованию, разверните модель в TI Delfino F28379D LaunchPad. На вкладке System on Chip нажмите Configure, Build, & Deploy, чтобы открыть инструмент SoC Builder. Этот рисунок показывает сравнение ответа контроллера между симуляцией и развернутой моделью на физическом оборудовании. Этот сигнал на оборудовании получен с помощью цифрового осциллографа. Высокочастотная работа контроллера предотвращает прямое использование режима external mode на том же центральном процессоре. Поэтому цифровой осциллограф используется, чтобы провести эти измерения.
Как ожидалось контроллер режима напряжения правильно отслеживает желаемое напряжение выход. Дополнительно измерения из развернутой модели совпадают с симуляцией большему, чем 95%-я точность для этого типа системы. Незначительные различия, замеченные между симуляцией и развернутыми измерениями, могут быть приписаны упрощениям, сделанным в модели Simscape.
Использование в своих интересах многожильного к данным логов в CPU2
CPU2 сконфигурирован, чтобы запустить инструмент SoC Builder режима external mode, регистрировать и передать высокочастотные сигналы, произведенные циклом управления на CPU1. Блок Interprocess Data Channel соединяет CPU1 и CPU2, обеспечивая низкую передачу данных задержки между центральными процессорами.
Используйте инструмент SoC Builder, чтобы развернуть модель в TI Delfino F28379D LaunchPad. Целевая хостом коммуникационная связь, настроенная инструментом SoC Builder, регистрирует данные сигнала от исполняемого файла, работающего на CPU2 аппаратной платы, и отправляет данные Инспектору Данных моделирования в Simulink. Используя CPU2, чтобы владеть и справиться с целевой хостом коммуникацией и регистрацией данных, данные могут быть собраны от интенсивно использующей ресурсы, высокоприоритетной задачи на CPU1, не вмешиваясь в ее поведение и включив той задаче использовать большинство ресурсов центрального процессора, и с поддержанием качества регистрации данных к Simulink. Этот рисунок показывает сигнал записанных данных от задачи 1 на CPU1, полученном на задаче 2 на CPU2, модели, развернутой на TI Delfino F28379D LaunchPad.
ADC запускается триггера преобразования, может быть сконфигурирован, чтобы сгенерировать в 1-м PWM или 2-м событии PWM. Эти настройки доступны в симуляции и codegen. Наблюдайте симуляцию и соответствие результатов codegen с большим, чем 95%-я точность.
Любая интенсивно использующая ресурсы модель SoC Blockset могла использовать эту настройку для данных логов от оборудования, когда модель развертывается на TI Delfino F28379D LaunchPad. Для получения дополнительной информации о методах регистрации данных смотрите Методы Регистрации данных.
Дальнейшее исследование
Расширьте для высокой частоты, переключающей приложения, включающие Нитрид Галлия (GaN) или Кремниевый Карбид (ТАК)
Переменная частота PWM и зафиксированный рабочий цикл
Переменная фаза возмещена
Различный PWM схемы выхода при помощи опций элемента управления выводом PWM
Различные методы генерации события PWM