TMS320F280049C 学习笔记24 SFRA实战

陆续更新中。

前段时间翻译了SFRA手册，接下来看是进入实战，实际运行TI关于SFRA的例程。手册的内容可以参考本博客的前几篇文章。
本文总结自己尝试的过程，并对一些代码进行注释。本文仅总结电压模式控制的两个实验，峰值电流模式的控制实验将在未来尝试。
TI提供了需要的工具和代码，位置在C:\ti\C2000Ware_DigitalPower_SDK_3_00_00_00\libraries\sfra

1. 纯软件测试

运行例程

参考《TMS320F280049C 学习笔记22 SFRA part5 手册6-8章翻译》进行纯软件例程测试，很容易得到与手册。这个例程的关键代码如下：

#define GI_PI_KP    (float) 0.3496503407
#define GI_PI_KI    (float) 0.0020000510  // 注意这里的积分系数Ki=Ki实际值*采样频率=200*1e-5;

static inline void controlCode(void)
{
    setProfilingGPIO();

    if(closeGiLoop == 1)
    {
        //self test SFRA
        // 信号注入到控制器的参考值
        gi_out = DCL_runPI_C2(&gi, SFRA_F32_inject(ac_cur_ref),
                            gi_out_prev );
    }
    // self test SFRA
    SFRA_F32_collect((float *)&gi_out, (float *)&gi_out_prev);
    gi_out_prev = gi_out;

    clearPWMInterruptFlag(C28x_CONTROLISR_INTERRUPT_TRIG_PWM_BASE);
    resetProfilingGPIO();
}

控制的结构如下：

“注入信号SFRA_F32_inject” -->> 控制器G(s)(PI) -->> “控制信号gi_out” -->> 被控对象H(s)(一拍延迟) -->> “反馈信号(gi_out_prev)”

3个打引号的部分是SFRA库可以获得的数据，所以能够根据算法计算出G(s)，H(s)和G(s)*H(s)的传函。

运行结果

运行完扫频后会在C:\ti\C2000Ware_DigitalPower_SDK_3_00_00_00\libraries\sfra\gui下生成一个csv表格，文件名类似SFRAData16_May_2020_2_50_14.csv
在C:\ti\C2000Ware_DigitalPower_SDK_3_00_00_00\libraries\sfra\scripts 下提供了2个Matlab函数，可以帮助分析：

• FRADataExtraction.m 该函数会读取csv文件，在Matalb中绘制波特图；同时也会根据csv文件拟合出一个传递函数，绘制其波特图；最后调用sisotool工具箱。
• STB_Data_Compare_with_model.m 该函数用于同时绘制理论建模和SFRA的扫频结果。

2. 同步整流Buck

本文后续章节Lab1 2 3 4都是同步整流Buck的实验。

概述

本次实验基于TI官方的开发板和例程，工程文件在C:\ti\C2000Ware_DigitalPower_SDK_3_00_00_00\solutions\tidm_dc_dc_buck
手册在[1]。该实验套件最早只适配了28069M和28377S的开发板，在2020年5月更新的C2000ware中，提供了对280049C的支持。代码全部由C语言写成，不想过去还包含汇编……该套件具有以下特点：

• 外部9V 2A供电（支持8.5V-12V），可以连接280049C,28069M,28377s LaunchPad开发板，TI也提供了上述三款开发板的例程；
• 集成7.5R和2R的负载，可用软件控制切换。有助于测试控制器动态性能。
• 200kHz开关频率，4.8uH电感。
• 分别提供开闭环的电压模式模式控制(VMC)和峰值电流模式控制(PCMC)的工程代码。

软件特点

TI在C2000Ware_DigitalPower_SDK中提供了2套例程：

• buck_F28004x
• buck_nonpowerSUITE_F28004x

它们的差别主要在于是否包含图形用户界面powerSUITE，功能上没有差异。
提供了四种运行模式：

1. 开环电压模式
2. 闭环电压模式
3. 开环峰值电流模式
4. 闭环峰值电流模式
   

代码思路小记

一直很欣赏TI官方例程的编程风格，值此精读别人代码的机会，记录一下编程思路。主要目的是为了学习正确的初始化过程，避免自己的装置上电时炸掉开关管。
主函数配置系统的思路：

1. 初始化DSP，包括初始化锁相环，从FLASH拷贝关键函数到RAM，初始化计时器，初始化GPIO为输入并使能上拉，初始化中断向量表；
2. 对于驱动同步整流Buck和主动负载的ePWM引脚首先初始化为GPIO，并设置输出低电平；
3. 初始化状态机；
4. 关闭ePWM时钟；
5. 配置同步整流ePWM，配置过流保护的TripAction，配置主动负载ePWM，配置高分辨率PWM；
6. 配置ADC，配置ADC的触发源；
7. 配置运行时LED；
8. 初始化全局变量；
9. 配置DCL和SFRA库；
10. 启用系统中断；
11. 开启ePWM时钟；
12. 将GPIO的功能切换为ePWM；
13. 清除过流保护误动作；
14. 进入控制算法循环，等待中断。

程序结构

Lab1 Open-Loop Check for VMC

• 片上CMPSS始终监控电流反馈，发生过流故障时关闭PWM-HI信号（对应buck的主管），但是为了对比，不会关闭PWM-LO（对应同步整流管）。
• 内核的启动方式被设置为等待模式[2]。

硬件配置

Lab2 Closed-Loop Control with VMC

参考文献

1. Reference Designs: TIDM-DC-DC-BUCK C2000™ Digital Power BoosterPack™
2. C2000™ Piccolo™ F28004x Series LaunchPad™ Development Kit