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如何在Psim中使用C语言实现LLC闭环仿真

2023-09-14 10:51
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前面介绍过模拟VCO是通过改变电容充放电电流的大小实现调频的,详见LLC闭环仿真之L6599 VCO建模与工作原理分析。

那么数字环路该怎么实现呢?今天使用PSIM的C Block分享一下。


以前沿调制为例,如下图:每个中断周期内,软件通过环路计算出需要的频率(下图绿色直线),然后基于DSP主频内(这里设置的60MHz)累加的计数器(下图三角波),当三角波峰值等于环路计算值时归零(不同的工况有不同的环路输出值,闭环时自动计算),所以数字发波的三角波峰值不固定,而上升斜率固定,并且可以直接归零,这样就得到不同的周期量实现调频;

而模拟仿真是通过给电容充放电,其电压峰峰值固定(ΔV),斜率不固定(跟充电电流相关),且不可直接从最大值归零(电容放电需要时间)。


image.png


有了这个三角波后,即可发出想要的驱动,死区时间,轻载调宽移相等都可以通过操作三角波实现。


下图为总体仿真原理图:


image.png


一、输出采样

采样比例设置为0.1,电压基准为3.3V,ADC12位精度,若输出为24V,则采样为2.4,转换为数字量即为2.4/3.3*2^12

C Block第一个框中定义初始量,其他参数保持默认即可。


image.png



在第三个框中读取输入输出数值(第一个输入口为in[0],依此类推)


image.png



二、电压环

先定义初始值


image.png


然后在第三个框中设置中断和环路计算

 g_nStepCount++;

//设置中断累加,用以中断计算环路

Time_50kHz++;

//输出值设定

Vout = in[1];

//如60M主频的DSP,需要50K中断频率,即60000k/1200=50k,所以仿真跑1200次就进一次中断,进入后归0

if(Time_50kHz==1200)

{   //计数器清零

    Time_50kHz = 0;

    //上个模块输出的输出电压采样数字量

    VoutSample= in[0];

    //Q12格式,因前面定义的整型,精度低,所以先把该值*2^12,如下图,然后再通过右移12位(即写代码时人为乘2^12,再用DSP除以2^12),DSP移位比较快,浮点型处理慢

image.png


    Vref = (int)Vout*508400>>12;

    //输出误差

    Error =  Vref  - VoutSample  ;

    //简单的PI处理,同样为Q12

    VloopTemp =  VloopTemp + V_KP*Error;

    VLoopOut = (VloopTemp + V_KI*Error)>>12;

    //限制最小频率50khz,50K*1500=60M主频

    if(VLoopOut>1200)

    VLoopOut = 1200;

    //限制最大频率250khz,同上

    if(VLoopOut<240)

    VLoopOut = 240;

}

//计算结果输出,即图1绿色线

out[0] = VLoopOut;


三、发波控制

定义完初始值后,通过以主频为步进累加,峰值达到环路输出值后归0,这样就得到一个三角波(图1直角三角形)

 g_nStepCount++;

//PWM周期计数器累加

PWM_Cnt++;

//读取上个模块的环路周期量

Period = in[0] ; 

//死区时间,如果需要调宽,加大死时间即可。加入条件语句通过Period和Deadtime的函数就可以实现调频+调宽了,比模拟方式实现起来简单多了

Deadtime = 20;

//半周期

HalfPeriod = Period/2;

//半周期值以下OUT0出高,然后插入死区,方波两边分各分一半

if(PWM_Cnt > Deadtime/2 && PWM_Cnt < HalfPeriod - Deadtime/2)

{

out[0]=1;

out[1]=0;

}

//半周期值以上OUT1出高,死区同上,仔细看三角波很好理解

else if(PWM_Cnt > HalfPeriod + Deadtime/2 && PWM_Cnt < Period - Deadtime/2)

{

out[0]=0;

out[1]=1;

}

//死区内均为低电平

else

{

out[0]=0;

out[1]=0;

}

//周期发波完成后计数器归0

if(PWM_Cnt==Period)

PWM_Cnt=0;

如果需要移相,也可能通过处理三角波实现,总之,数字发波比模拟发波确实方便很多,可以玩出各种花样。

最后,要在仿真器中模拟60MHz主频,将仿真器仿真步长设置为16.667n即可。


image.png


另外PSIM也可以像simplis F11窗口一样将参数定义在file文件中,这样对于参数修改更方便。


image.png


这样仿真就完成了,下面看下仿真波形:


image.png


参数都是随意编的,希望能帮助硬件新人简单的理解下LLC软件发波原理吧。

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