恩智浦：基于DSC控制器的逐波限流实现

　　逐波(CBC, Cycle-By-Cycle)限流功能常用于限制逆变器输出电流，防止逆变器加载过程中输出过流从而损坏硬件电路。本文简要介绍基于DSC片上外设实现逐波限流的具体策略。

　　DSC外设简介

　　实现逐波限流功能，需要使用DSC片上的PWM，CMP，XBAR模块。

　　PWM模块用于产生开关电源控制所需的PWM信号。PWM内部集成故障保护功能，每个PWM模块共包含8个故障信号输入端口。PWM故障端口既可连接至DSC片外故障信号，也可通过XBAR连接至DSC片上信号。任意一个故障信号均可用于关闭指定通道的PWM信号输出，从而实现硬件保护或限流功能。

　　PWM故障恢复模式共有以下几种：

　　自动故障清除模式(FCTRL[FAUTOx=1])

　　故障消失后，PWM信号在下半个/一个PWM周期起始处自动恢复输出，配置FSTS[FHALFx]和FSTS[FFULLx]位设置恢复时刻。

　　手动故障清除模式(FCTRL[FAUTOx=0])

　　使能安全模式(FCTRL[FSAFEx=1])：软件清除故障标志位FSTS[FFLAGx]，若故障端口上故障信号消失，PWM信号在下半个/一个PWM周期起始处自动恢复输出，配置FSTS[FHALFx]和FSTS[FFULLx]位设置恢复时刻。

　　禁用安全模式(FCTRL[FSAFEx=0])：软件清除故障标志位FSTS[FFLAGx]，PWM信号在下半个/一个PWM周期起始处自动恢复输出，配置FSTS[FHALFx]和FSTS[FFULLx]位设置恢复时刻。PWM恢复输出不受故障端口上信号状态的影响。

　　CMP为DSC片上比较器模块，其内部集成8位DAC，DAC输出可配置为比较器同相端或反相端的输入信号，用户可通过配置寄存器调整DAC输出电压。CMP同相/反相输入端口信号均可通过配置8选1多路复用器选择。

　　XBAR为内部外设互联模块，便于用户使用多个外设进行配合，实现复杂功能。

　　逐波限流原理

　　下面结合示意图，简要介绍逐波限流的实现原理。当电流iL小于电流门限值(Threshold)时，PWM信号正常输出;当iL超过Threshold时，比较器CMP输出翻转至高电平，PWM输出快速翻转至低电平，随后iL逐渐降低。进入下一个PWM周期后，如果此时iL低于Threshold，那么PWM恢复输出高电平;如果iL仍大于Threshold，那么PWM信号依然保持为低电平。以上就是逐波限流功能的基本逻辑，在该模式下，通过硬件关断PWM输出信号，电流始终被限制在允许范围内。

　　逐波限流实现

　　下图为基于DSC片上CMP和PWM模块实现逐波限流的系统配置框图。iL为交流电流，因此需要两个CMP模块，分别用于限制交流正负半周期的电流最大值。限流门限值可通过配置CMP内部集成的DAC的相关寄存器进行设置。两个CMP的输出信号通过配置XBAR连接至PWM模块的故障信号输入端口。PWM故障恢复模式配置为自动故障清除模式。当FSTS[FHALFx]配置为1时，PWM输出信号在半周期起始处恢复，半周期时刻由PWM[SMxVAL0]决定，用户可根据需要将半周期时刻配置为PWM周期内的任意时刻;当FSTS[FFULLx]配置为1时，PWM输出信号在PWM周期起始处恢复。

　　如果用户希望使用外部CMP，可按照如下框图进行配置。外部CMP的输出信号可直接连接至PWM的故障输入端口，或者通过XBAR连接至PWM的故障输入端口。PWM故障恢复模式仍配置为自动故障清除模式。

　　如果用户希望使用DSC片上CMP，同时比较器门限(iL_th+, iL_th-)由外部硬件电路产生，那么可按照下图进行配置。外部硬件电路产生的门限信号连接至带CMP输入功能的引脚，并将门限信号配置为片上CMP的同相/反相输入信号。PWM故障功能配置与上述方案类似。

　　逐波限流计数

　　在设定时段内，触发逐波限流的次数可作为判断变换器过载/短路的依据。当触发逐波限流的次数超过上限值时，那么变换器将由逐波限流状态切换至过流保护状态。

　　具体实现的程序流程如下图所示。Ctrl_ISR()为执行变换器控制算法的定频中断服务函数。CBC_ISR()为PWM故障事件触发的中断服务函数，每触发一次硬件限流，执行该中断函数一次。TimeDuration用于设置一段固定时间，OcpCnt用于计算触发限流次数。每隔一段设定时间，程序便会判断触发限流的次数，如果限流触发次数大于最大允许的限流触发次数OcpMax，变换器进入过流保护状态。

　　结语以上简要介绍了基于DSC片上外设的逐波限流实现策略。得益于灵活的PWM，CMP，XBAR模块，逐波限流功能可方便实现。逐波限流次数计数借助PWM故障中断实现，根据限流次数判断变换器是否过载。有关逐波限流的具体实现，请参考恩智浦双向AC/DC参考设计方案。