TI C2000 在电动车辆上的数字电源应用 - 参考设计实例

好 最后一个部分 我们可能会更详细的介绍一下 针对刚才提到的一些我们认为 目前页面上业界市面上比较常见 一些拓扑以及针对这些拓扑的 一些系统架构 TI这边针对这些东西做了一些 什么样的参考方案 这些参考方案会使用比较新的 一些器件 这些器件包括主控芯片 包括我们的店和碳化硅的一个 驱动 还有它的一些隔离的一些处理器 首先是一个总体的一个介绍 那么他列举了刚才我们提到的 车载充电盒离线充电这两种方式 情况下 我们对应的一些对应刚才这些拓 普来讲 那么我们的一些整个从输入端到 输出端的一些参考方案 那么在低功率或者说稍微小 一点的功率的单相部分 我们提供了像类似于刚才提到的 这个crm就是我们的零件模式的 pmc 那么这两种模式的话 实际上又分一种是使用我们最新 的临界模式的004叉来实现 达到12兆的控制的一个开关 频率 第二种就是CCM的PFC那么 它使用的是有两种 一种是电 一种是碳化硅 它针对不同的功率等级的一个 控制 对于输出侧的话 我们比较常见的就是我们刚才 提到的一项全桥交错式lc甚至 单向的lc 那么在高高功率或者是山下的 部分 那么我们比较重点花时间研究的 一个就是我们所谓的维也纳达 plc 那么它实现的是一个三相的一个 pmc 目前使用的是最开始设计的时候 是用我们比较强大的一个行为 28377D来进行控制的 当然其实很容易可以移植到我们 pic系列里面来完成 在输出侧的话 我们有对刚才提到的一项全桥也 可以使用交错式lc 甚至刚才还有有R双有延长的 一些托普 所以我们接下来会对这几个大概 有五六个这样的一些参考方案 它的规格 它的一些特点和它的一些实现 方式给大家做一个简单的更新 但是大家可能还会比较关心 就是它的效率能达到多少 它的th低它的PF值它的整个 系统成本 所以首先第一个是我们的编号为 TADM1007的TIDesign 它针对的是刚才提到的CCM对吧 CCM的一个控制 它的效率可以达到9873 它针对的实际上控制的话是我 印象里目前使用的应该还是 28373系列来做控制 他是用了电来实现它功力 目前做的一个参考方案是一个 交错的 它是一个33千瓦的一个单向的 一个RCCM无穷的 当然我们想做更大功力 实际上就要求你的功率器件本身 的一个升级 以及你的硬件电路的一个改进 对于算法本身来讲 其实我们在实现上面并没有什么 差别 但对于主控期间主控芯片主控 处理器的话实际上是可以进行 灵活的一个切换 相应的资源足够 所以它的开关频率会调整在 100K的一个固定频率 只输出的dc巴士是在 三百八十八十伏的一个额定最高效率 刚才提到是达到了9873 那THD是小于2% 这个方案的话是最近刚刚推出来 不久的 他有很多一些特点 比如说是可以支持更高的一个 功率密度 可以支持更多的一个包括调试 合理的一个移植 TI提供了一个叫做powerswift 功绩来让你进行快速的移植 并且进行控制系统的一个开发和 调试 在开发方案里面的话 我们有一些比较优突出的一些 优点 比如说软开关 然后是face 就是因为它是交错的 所以它实际上是可以做做关闭 项目的一个设置 你可以根据你的负载的大小来 调节一项两项或者上下的一个 开关 还有一个就是我们有一个非常严 有创新的一个工作室 它可以设置一个可调的一个死区 设置来提高效率 也就是说我们在这个设计里面 它的死期并不是固定的 它是根据你的每个开关周期的开 的时间关的时间以及死期时间来 推算你下一个周期应该是多少 那么这里边会用到非常多的一些 芯片内部的资源来做非常灵活和 实时性的一些控制 它需要计算你的前一拍的三个 时间要进行准确的计算和补货 然后它需要进行计算 那里面的话有一些计算公式是 非常复杂 需要用到一些类似于厨房和开发 的一些运算 这种在一个开关周期里面完成 其实是非常困难的 这个只借助了我们最新芯片的 三角函数 加速的单元 它可以实现包括它的一些开发的 能它和除法的功能可以硬件来 完成 那么他每个周期都可以非常快地 进行计算 并且更新你下一周期的加一个 开关周期的时期十死去的时间 所以这个WTO就是他的自适应 的一个死区时间的计算 对提高效率来讲是也有非常有 帮助的 另外他还得输入端的电容的一个 PF值的损耗 它也进行了一个补偿 也是通过软件的算法来完成 所以这里面不仅仅这个方案提供 了硬件和软件的代码 它不仅仅实现了这样一个拓普 提供了一个这样的参考方案 使用了最新的电的驱动 使用了最新的一些我们2000 的一些处理器 达到了一个这样高的效率 最核心的是说里面还有很多这种 创新性的一些软件的控制算法 能够帮你把效率做得更高 把系统的成本做得更低 这个效率很多部分他都通过软件 通过芯片内部的资源而不借助于 外部的硬件来完成 这一点目前来说在市面上除了T I之外 我们很难找到第二家这种供应商 可以在芯片的层面在处理器的 层面做这种处理 它能够硬件来帮你做很多的事情 同时通过软件的实现又借助于片 上的资源能够快速的完成 第一他们可能做不到这样的软件 的实现 第二点就是它的芯片也支持不了 所以仅仅提高芯片的处理能力 并不一定真正能对你这个有帮助 我们是针对这个应用了解了应用 知道类里面要实现这样一些算法 必然会用到什么运算 通过这些运算 我们可以硬件的给它进行加速 从而达到最高最好的一个控制 效果 除了这个之外 就是刚才我们提到的two 柱的 plc 土豆T fc除了电之外 我们还有另外一个版本就是 碳化硅的一个版本 那么这个碳化硅的版本达到的 效率其实是9875比它还要高 那么其他的部分基本上是完全 一样的 不同的就是它的碳化硅 能够把我们的功力做得更高 这个是66 刚才这个33 其他的性能 刚才提到的所有的这些软件也 都是完全是可以在这上面进行 实现和控制的 都是完全兼容的意志 它的效率98以上 输出是400到600伏 然后THD可以达到两小于两个 百分比 除此之外就是另外一个处理 另外一个设计是刚才我们提到的 刚才这两个都是CCM连续电流 的连续导通模式CM的控制模式 那么我们还要再作一个就是我们 的边界CRM或者说bc M 帮助的RKWO的或者是叫做 click冒得这种模式的话 实际上是它的电流是永远不会像 刚才的cc mc1直是在倒腾的状态 一直是在不会到零的电流 那么这个的话它是当它往下降降 到零附近 我们就会通过硬件检测并且把它 切换 通过软件的方式来进行切换 实现是非常复杂 而且据我目前所知 除了TI之外 我们有很多包括在国内或者国外 的很多的客户都在尝试做这样的 一个设计 到目前都还没有完全开发出来 那原因是因为不仅是芯片本身的 实现 还要求他带系统的理解 以及外围电路的一个设计 TI的实际上更多没有太依赖 外围电路的设计 而是通过芯片2000处理器的 芯片内部的资源来实现软件硬件 来配合来实现的 所以我们看一下它的基本的规格 首先它的功率密度非常高 大家可以看一下 大概是每立方英寸打到250瓦 然后它的大小是只有65×40 ×40毫米的一个大小 这个是非常小的 对功率密度非常高的 对于我们的车载充电来说是非常 有非常必要的 那么它的他的接下来就是它的 效率我们达到了987 在全覆盖范围内达到97 所以最高的情况下我们可以达到 99 这一点我想对很多人来讲是非常 正常的原因 是因为他使用了我们刚才讲的 边界模式 就是critical模式或者是叫D CA模式 这个模式可以可以让我们效率做 一个审核 做得非常低 效率做得非常高 那么在这个期间上我们使用是 最新的28004叉 280949主主处理器 那么它的驱动是用TI的L mg3410的店来做驱动着 power电源的转换 除此之外 它还有一些我们提到的保护它的 一个片片上的一个电源 就是我们的辅助电源 这些都是一些比较常见的 相对来说是比较比较简单的 但是它核心还是在于CIM本身 的实现 那么这个资料目前来讲都是完全 公开的 他的TI Design的一个编号叫TA Design 00961 而且目前目前也有非常多的用户 在了解和使用在评估方案 这个方案的话基本上在上面使用 都是TI的一些处理器 这一些芯片从主控的 280049到店mg3410 然后到电流采样这边隔离的电压 采样341MC1301或者 1305 他这是1301是做的模拟的 采样是隔离的 然后还有驱动UCC的驱动 还有待隔离SO的一些处理器 包括一些参考电压参考的一些 芯片 这个方案我想目前包括它的宽 范围从85到六十两百六十五度 的AC输入这个方案对我们这个 行业的影响在车载充电 甚至在在通信电源和服务器电源 来讲 我想都会有非常大的一个深远的 影响 大家如果对这个方案有兴趣 可以在网上去查找这相关的一些 资料 软件和硬件都是公开的 再往下的话 我们会提到的是刚才讲的都是 单向的三个plc 两个CCM1个世纪干一个世纪 碳化硅 他们针对三33千瓦和6636 6千万的两个方案 第二个就是我们讲到的CRM的 图腾做pmc 单向之外 我们还会讲三项 就是刚才讲的也达到99效率的 VPFC3像KFC它针对的 更多是离线的 就是我们所谓的车载充电装 不要车载应该知道车店装或者 充电站 这个的话它的TAD端的标号是 TADM11000 实际上这些编号你只要记下来 在TI的官网上去搜索编号 都可以找到它的所有的完整的 资料 那么这个方案有些一些比较还来 的一些点 大家可以看一下 它的开发比例是固定有50K的 它输出的是600到800伏的 母线 然后他用的是碳化硅的一个驱动 然后分值效益达到99 那THD是小于一 所以它有两个不同的版本 就是针对国实际上应该是针对 不同的标准 有一点儿千万或两点 40000000两个版本 它的硬件是可以兼容的 输出的电压是不一样 同样基本上我们所有这些参考 方案都目前会支持怕 OC我们在后面会给大家介绍 一下 我们抛出一特有一个介绍工具的 好处 它可以让你的软件设计变得非常 简单 因为它里面的控制算法 它的控制环路的是控制器的设计 不需要你再像以前那样去做这个 控制 你只要套用我们的 然后你自己去调整这些参数 我们会有一个叫做SFI的 一个工具来帮你去检查你的控制性能 它的带宽 它相位度和辅助力度来帮你 确保他能达到你希望的一个目标 这里也对应的一些文档会提供它 的一个测试报告 它的一个测试波形 以及我们这里面做的一些基本的 工作 一些核心的控制算法是怎么实现 的 也会有一些介绍 在DC到DC的部分的话 我们会介绍另外有两个方案 一个是刚才最开始提到的一个 叫做交错式的lc 它主要的话是为了解决提高效率 并且实现一个均流 这个方案的话是基于28377 来做的 我印象力这个方案的话是在去年 前年 它去年发布的 他是TI DMG1001输输入是 母线400伏 对吧 输出是三伏 它的功率是比较小 大概只有500瓦 每项是250万 主要是为了来实现算法来证明 我们控制控制方式 以芯片本身能够完成 那么如果你要做更高更高的功率 实际上是需要对硬件的功力部分 做些调整 那软件算法本身实际上并不需要 做大的部分的调整 它的效率其实答得不是非常高 我们峰值效率大概只有945 但它针对是所有的复杂 所以这个也是非常有意义的 另外一点就是我们刚才提到的 一个核心 它实现了一个软件的均流 而且它利用的是偏上的PM资源 和一些比较气资源来完成同步的 一些功能 可以让我们设计做得非常简单 不需要第一是不需要外围的电路 第二它可以减少这些元器件的 一致性 带来的问题就是不一致性 它有可能会有不一样 但是它会通过芯片硬件的资源来 对这个东西进行检测 然后再进行判断和处理 所以实际上均流的技术应该是也 是一个很大的突破 另外他也同样的因为它是交错 所以他也肺ca顶就是可以做 关闭项的一个控制 你可以一项打开或者两项打开 当然我们会有一个设置 就是说当你去在轻载的时候进行 关闭 这个设置其实不是固定的 这个算法这个软件应该是完全 公开的 所以实际上大家拿到以后你可以 自己设定这个阈值 你可以设定比如说是250瓦对 你可能设定是一百瓦或者是50 万都可以 你自己来调整 包括你的恢复的情况 它关闭一下之后再开两项的话 你也可以像我们通常说的要做 一个智 还也可以做一个这样的处理 这些软件都是提供的 另外就是最常见的保护了过流过 压保护 这个都是完全兼容的 所以也是非常简单 可以通过片上的PM资源和一些 比较器ad来完成 同样它也支持我们的power thread 来实现快速的一个开发 所以对大家来说 先基于硬件来进行一个评估 然后再转移到你的开发板上面做 你的控制 在网上去做控制和调整 控制算法的时候 实际上也会很简单 因为整个软件都是兼容的 然后你只要调整参数 这个参数并不是说你调完之后就 很看起来很复杂 因为我们有个软件还有C投FRA 可以不管你看到整个控制系统 的一个性能 那么这个时候的调整就变得非常 简单 又都是在线式的 不需要去每次加载或者说是上下 电压 甚至是通过一个设备来进行完成 这里还有最后一个 DCDC的参考方案是刚才提到 的除了lc就是包括教授是lc 就是一向全桥邮箱前消这个方案 实际上是最早开发的方案 应该是在12年到13年的 时候就已经发布了 他用的是比较老的器件 适用我们的28035 当然28035我们现在说起来 会比较老 但是对大家讲可能也算是一直在 用的一个期间 这个期间的话有些就是在做一项 全桥的部分 实际上我们最核心的一个功能做 的是什么 就是他实现了峰值电流模式的 硬件控制 大家过去做峰值电流模式都是要 通过外围的电路或者非常弱非常 复杂的一些软件算法来做调整 那么芯片上面他在做峰值电流 模式控制的时候 就分子电流模式控制的时候 实际上是利用了我芯片内部的 比较器可拍卖者以及我的PM 单元 然后来实现的实现它是有自带谐 波补偿的硬件功能在里面 你只要配相关的计算机就可以了 这一点对于整个系统的实现来说 也是非常的容易和简单 当然它也支持同步整流来提高我 的功力的效率 它的cs也是可以实现的 都是软件实现 当然对应的一些保护机制也是我 可以完成很难 当然在上面做峰值电流模式控制 包括一些其它的算法同步肿瘤的 话 实际上我们在实现的过程中也是 遇到一些问题 这些问题呢 因为在28035上面的pm来 实现的时候还是有B非常大的 挑战 所以在刚才我们前面介绍的所有 参考方案里面 都是用的最新的2837差或者 是2801市场来做 那么它的pm就是因为在做这个 方案的过程中发现了不少我们 硬件支持不了的功能之后做了 很多改进 所以你会看到实际上在前面所有 的参考方案里面的pm的设置和 使用非常简单 因为它都是通过硬件来完成 这个方案TI地震的判断博士叫 TADMps FB加DCDC 就是一项全角DCDC其实是 450到十二五的一个转发 相对来说是比较老 但是还是可以使用的 我们应该是有计划在针对拓扑 使用最新的器件来再做一个就是 修订版 那么这个的话是会更加适用我们 现在提高功率密度 降低系统成本的角度 包括简化系统设计的一些考虑来 做的更简单 所以我们前面大概介绍了AC到 dc 包括了刚才讲的投入的PFC对 然后CCM的然后三相的VPF CDCDC部分就是lc和一项 全桥 当然这些都可以做交错 也可以做独枕 也可以做双友园桥这些东西最终 的实现基本上都有参考方案 那么在基于这个上面我们在软件 上怎么开发 实际上过大家比较熟悉是 2000人可能都了解 我们过去是提供一个叫做啃秋思 威特的一个工具 空秋思韦特的话汇集成了我们T A所有的C2000相关的文档 资料参考方案源码 软件硬件的设计都会在这里面 但是考虑到不同的人群对于要求 不一样 比如说我们大家今天讨论的是 电源控制系统 讲的是车展 也有讲通讯电源的 也有讲光伏的 也有讲Ups的 也有讲这个服务器的 对吧 就各种电影用都在里面 但实际上还有一另外一大批人 最早使用C2000的一批人 他做的跟这个电源是没有关系的 大家做什么事做电机控制对吧 电机控制可能有变频器有伺服 有机器人各种电机控制 那么所有东西都放在这里面之后 实际上给大家带来一个困惑 就是这个包越来越大 最终你会安装起来非常麻烦 所以在这种情况下 我们controller也做了一个改进 就是它分成两个部分 我们换了两个部分 一个部分叫做C杨桥外 一个部分叫做SDK 它就是把跟芯片相关的底层驱动 我们的历程 我们的一些基本的一些库放在C 短线while里面 那么你只要开发跟芯片评估相关 的一些学习或者说评估 那么就有cs加yy就可以完成 那么另外的话叫SDK就是我们 的一些开发版 开发版就是我们前面提到的所有 的开发案 比如说电源相关的它会有个叫做 低级low power的 SDK如果是电机控制相关 它有一个叫moto的 SDK那么它把它分开以后 你只需要下载一个店员的SDK 或者说是电机控制 SDK那么它就会包含所有的 这些参考方案以及对应的CY 这样的话对你开发起来就变得 很简单了 所以实际上我们最终会提供这样 一个新的一个方式来给大家提供 底层驱动和一些基本资料 以及系统解决方案的一个发布宜 最终的话就是会从CHYR加上 SDK如果你做电源 只要这样 只要下载 power SDK它里面会 包含电源控制相关的参考方案 以及C档 如果你下载是电机的SDK它会 包含电机控制的参考方案和实践 相关 除此之外的话 另外一点就是我们的开发环境 我们的ID大家可能要注意区分 的不叫编译器 这个叫集成开发环境 对吧 integrated development 这个东西实际上是 个开发环境 当然它里面会包含编译器 它也会包含编辑器调试器 对吧 有很多东西在里面 所以这个是我们的一个目前最新 应该是到V8了 那么我们了解到的是大家过去 一直受制于这个license从一期 开始 V7和V8开始我们是完全不 需要license的 那么过去的456有license 怎么办 实际上我们也会 因为这个开放不需要license之后 456的版本 我们会提供一个公用的license 在我们的开发下载链接里面 你去下载cs的时候 你会下载一个编一个license 那么license是可以给过去的 456都是通用的 那对于718来讲的话 你直接下载就可以使用 所以这点对大家也会非常有帮助 大家不需要再像过去一样经常讲 所谓的什么破解版 或者是找一个license比较麻烦 所以这个是我们的开发环境 就软件的开发环境部分从C 2000万从Q4V的到CIY 和SDK然后软件部分会有我们 的集成开发环境 ADECCSC级对应的一些 编译器 TOS和一些包括像P max 还有fly you你 flash亿这种一些使用工具 好 所以接下来我会再把刚才提到的 一个叫做套C给大家做一个介绍 power swift实际上它是一个 所谓的叫做电源套件 这个套件它里面包含了几个组件 其中一个组件叫做adapter 就是适配器就不能叫适配器 应该叫做方案的一个吻合切合 的一个东西 那么它可以把你的根据你的拓朴 来选择一个合适的TI design 一个方案 其次的话它会有一个叫做SFI 应该是还有一个叫做switchadapter 那么会把你算法拓普和算法加 进来之后 你可以去调用我们的叫做conversation 就是一个conversation 做一个补偿 补偿之后你怎么知道他控制器 设计的对不对 因为TI提供的参考方案里面 可能是针对这个硬件来讲是没有 问题的 针对你的硬件会不会可行的通 那么实际上你使用的控制器本身 是同一套 但是它参数可能做调整在调整的 结果 对不对 我们实际上是可以通过这里让 一个闭环把这个程序烧到个CCS里面 这里汇集成一些斜坡的一些注入 来做一些控制器的一个分析 所以最终我会通过一个上位机 叫做SFI softwar frequency analyser 就是一个软件的频率 响应分析仪能够帮你不需要设备的情况下 通过软件注入噪声来测试控制 系统的性能 然后通过里面的软件来收集这些 反馈 最后在一个上微机里面把它画 出来 把他的波动图画出来 这样你就可以很清楚的看到 对应于你的硬件拓普和硬件电路 那么控制器匹配的当前的控制 参数 达到的控制效果是这样子的 对吧 你可以看到它的带宽 它的香味 阅读和扶持力度 这个力度满足不了你的要求 你需要调整 那么你又回过头来继续通过界面 的方式调整 然后把软件里面参数做一个修订 之后 又把程序烧到里面去测试 这又画出来重新另外一个图1个 波图 那么这个图又可以看到它有没有 一个改进 或者说是更差 实际上这个过程本身就有点类似 于我们本身控制系统的一个调试 但是对于你来讲 你是在调控系统控制器 我们是希望去调被控对象 对吧 我们需要调试的是电源转换的 控制对象 但是我们在这个里面是相当于T I给你提供了一套上微机 让你来调控制器达到目标 你自然的控制对象也就达到目标 所以实际上在了解了基本的控制 原理之后 你只要把这个图画出来之后 你就可以看到它的夏威夷杜甫之 一度和带宽 就可以评估你控制系统的性能 最终达到一个完美的一个控制 这些东西也是完全免费的 只不过说里面有一部分的代码 我们是通过库的方式来支持你 需要把它加到你的程序里面去 但是最终产品量产的时候 你可以把它屏蔽掉 因为它会会占用一些资源 它会占用芯片的资源来做 在终端里面做注入和数据的采集 然后最终通过上位机 它是通过窗口的方式把这个数据 采集回来 通过上位就把它画出来的 好 所以大概这个我们今天主要的 内容 最后的话我们可以给大家看一些 其他的资源 包括我们芯片的一些资料 大家在网上就可以搜索这个型号 就可以找到对应的手册 然后我们有一个e to e的论坛 是我们支持大家的一些提问 这个是叫做依托于engineer to engineer基尼尔 它是一个全球的一个范围的论坛 大家都可以在上面回答问题和问 问题 甚至你可以在上面去搜索 然后很多人可能都会遇到你的 问题 然后你打开之后别人已经解决了 所以你一看就找到了 那我们现在也推出了另外一个 意图意思中文版的 大家知道可能过去的话 我们叫作德州 是德州仪器的简称叫德仪 然后后面是支持就是support 德仪support@TI.com 当然现在已经集成到E two E里面去了 所以它应该是叫e2eChina 工程师到工程师中国版的淡 它里面是中文的 那这个论坛的话也会有我们TI 在中国的对应的工程师在上面 回复 当然它不仅仅限于C2000 他可能有包括TS其它的芯片 从无线到我们的模拟器件 通过电源到模拟楼 包括电源和信号链 所有的处理器都有所有的芯片都 有一些专门的分论坛来进行管理 那么都是由TI的工程师自己才 能够回答 所以我也比较建议大家在上面来 回答提问题和回答问题 包括找问题的答案 因为很多问题在上面都是遇到过 而且现在前两天我刚刚看到一个 新闻就是一个消息 就是说我们的中文的论坛已经 支持一个非常强大的一个手机 搜索的一个功能 所以大家在手机上登录之后去 搜索一些关键词 就可能很容易找到一些别人遇到 过的问题 而且可能已经解决掉了 所以这个对大家也是非常有帮助 另外刚才提到的软件 我们有D数字电源的一个SDK 大家可以在网站上去下载 ti.com /tool/C2000WARE- -digitalpower-SDK这个刚才讲的 前一页讲的SDK以后我们会 慢慢地把control swift 不会说把它不让 大家下载 只是说可能不会再更新和维护了 很多东西都是在SDK里面来 发布 当然我们还有开发环境 就是CCS你可以在上面下载 或者说在有另外专门的下载链接 好的 这个就是我们今天的主要的直播 的内容 感谢大家的收看 谢谢