如何验证我的LLC设计是否真的实现了ZVS/ZCS?
验证LLC谐振变换器是否实现真正的ZVS(零电压开关)和ZCS(零电流开关)是数字电源设计的关键环节。基于HC32F334的特性,以下从芯片功能配置到实测方法的系统化验证方案:一、硬件配置关键点(HC32F334特有优势)
HRPWM精度保障
启用250MHz高精度模式(HRPWM_CLK_DIV4)
配置对称PWM模式(HRPWM_CENTER_ALIGNED)
c
// 示例配置
stc_hrpwm_init_t init;
init.u32ClkDiv = HRPWM_CLK_DIV4; // 62.5ps分辨率
init.u32CountMode = HRPWM_CENTER_ALIGN;
HRPWM_Init(M4_HRPWM1, &init);
死区时间精细化调节
根据谐振电流相位设置死区(典型值50-200ns)
开启自适应死区补偿(避免体二极管导通)
c
HRPWM_DeadTimeConfig(M4_HRPWM1,
HRPWM_DT_RISING_100NS,// 上升沿延迟
HRPWM_DT_FALLING_150NS, // 下降沿延迟
HRPWM_DT_ADAPT_ENABLE); // 自适应使能
二、ZVS/ZCS验证方法(结合HC32F334诊断功能)
1. ZVS验证(关键测试点:MOSFET Vds波形)
合格标准:开关管导通前Vds已降至0V(至少<2V)
HC32F334辅助方案:
利用高速比较器触发PWM关闭(配置HRPWM_FLTTHR=1.5V)
通过HRPWM_CAPTURE功能捕捉开关时刻电压
c
// 捕获配置
HRPWM_InputCaptureConfig(M4_HRPWM1,
HRPWM_CAPT_FALLING_EDGE,
HRPWM_CH_A);
实测步骤:
探头连接下管MOSFET的Vds(注意高压差分探头使用)
触发模式设为下降沿(触发电平设为10% Vbus)
检查导通时刻是否有"电压凹陷"(如图示)
ZVS波形
2. ZCS验证(关键测试点:谐振电流相位)
合格标准:次级侧电流在开关时刻过零点
HC32F334方案:
利用ADC同步采样CS引脚(配置ADC_TRIG_HRPWM_SYNC)
开启谐振周期计数器(HRPWM_CNT_LLC)
c
// 谐振周期计数配置
HRPWM_LLCConfig(M4_HRPWM1,
HRPWM_LLC_CNT_ENABLE,
HRPWM_LLC_EDGE_RISING);
实测方法:
电流探头串联在谐振电容支路
对比PWM跳变沿与电流过零点时差(要求≤50ns)
检查关断时刻di/dt是否趋近于零
三、典型问题排查(HC32F34诊断技巧)
现象 可能原因 HC32F334排查手段
ZVS失败(Vds>5V) 死区时间不足/励磁电流不够 查看HRPWM_DTSTAT寄存器实际死区
ZCS相位偏移 谐振参数偏差 用HRPWM_CNT_LLC值反算实际谐振频率
轻载时ZVS不稳定 Burst模式干扰 启用延迟空闲模式(HRPWM_DELAY_IDLE)
四、自动化测试方案(利用芯片内置功能)
数字闭环验证:
c
// ZVS状态机检测
if(HRPWM_GetFlag(M4_HRPWM1, HRPWM_FLAG_FAULT)){
uint16_t dt_actual = HRPWM_GetDeadTime(M4_HRPWM1);
HRPWM_SetDeadTime(M4_HRPWM1, dt_actual + 10); // 动态调整
}
参数扫描工具链:
使用小华半导体提供的HSDC Power Analyzer:
python
# 自动化扫描脚本示例
for deadtime in range(50, 200, 10):
set_deadtime(deadtime)# 单位ns
measure_efficiency()
capture_vds_waveform()
做个实物出来用用就知道了。
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