Buck-boost是一種非隔離變換器，可以將電源的電壓轉(zhuǎn)換為較高或較低的電壓輸出。它采用開關(guān)控制原理，通過周期性地切換電感和電容的連接方式，改變電感儲能和釋放能量的時間比例來實(shí)現(xiàn)電壓升降。

Buck-boost優(yōu)點(diǎn)：

 ● 可逆性好，控制簡單。

 ● 轉(zhuǎn)換效率高。

 ● 控制精度高，輸出穩(wěn)定性好。

 ● 電路驅(qū)動成本低。

Buck-boost應(yīng)用

 ● 非隔離式的電池充放電，例如儲能型微逆、分布式光伏（如下圖）。

 ● 低壓的高效非隔離升壓或降壓電路。

 ● 為降低電源紋波，多選用多路交錯式結(jié)構(gòu)。

這里D為PWM占空比。

這里D為PWM占空比。

交錯式buck-boost電路是一種多路并聯(lián)的升降壓轉(zhuǎn)換器，利用多個相同的電路模塊，通過交錯控制方式實(shí)現(xiàn)高效率、低紋波、大功率輸出的升降壓轉(zhuǎn)換。本應(yīng)用選用了兩相交錯模式，相位角為180°。

Buck-Boost應(yīng)用要求

● buck和boost工作模式的主功率管可以通過軟件切換，對應(yīng)死區(qū)控制也根據(jù)工作模式切換。

● 為了提高效率，buck-boost電路中續(xù)流功率管在續(xù)流狀態(tài)時，需要打開功率管；同時在續(xù)流電路減小至零點(diǎn)前需要關(guān)閉功率管，防止電流反向。

● 由硬件完成監(jiān)控續(xù)流電流并實(shí)現(xiàn)續(xù)流功率管快速關(guān)閉。

● PWM中有效輸出狀態(tài)有跨越PWM周期的情況，針對該應(yīng)用，PWM輸出應(yīng)不受計數(shù)器重載影響。

● 選用PWM中心對齊模式，優(yōu)化EMC和電路采樣精度。

PWM配置

● 兩路PWM選擇中心對齊模式，其中通道0的中心點(diǎn)為周期/2，通道1的中心點(diǎn)為周期結(jié)束點(diǎn)。

● 通道0的主功率管和續(xù)流功率管由兩個PWM輸出分別控制。

● buck和boost模式不同，通道0中的主功率開關(guān)對應(yīng)PWM直接輸出通道根據(jù)模式可以在PWM0和PWM1直接切換，PWM工作模式為中心對齊模式。

● 通道0中的續(xù)流功率管通過PWM8輸出互聯(lián)管理器，在PLB中與ACMP組合產(chǎn)生最終PWM信號。

● 通道1的PWM輸出有跨越周期問題，PWM工作模式為邊沿輸出，由PWM9-PWM12輸出至PLB后，根據(jù)信號重構(gòu)PWM。

模擬比較器ACMP

● HPM5300包含2個模擬比較器。ACMP可以對兩個模擬電壓輸入 (同相端INP) 和反相端 (INN) 進(jìn)行比較，并輸出比較結(jié)果。

● ACMP支持內(nèi)部8位數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器DAC，支持外部模擬信號與內(nèi)部 DAC 生成的參考信號進(jìn)行比較。

ACMP配置

● ACMP是用于偵測兩通道buck-boost輸出電流大小。

● 反饋電流信號輸入作為反相端輸入，內(nèi)置DAC作為同相端輸入。當(dāng)反饋電流信號過小時，ACMP輸出高電平，關(guān)閉續(xù)流功率管的PWM信號。

● 考慮到開關(guān)時干擾，ACMP的回差都設(shè)置為最高。

互聯(lián)管理器TRGM

● 互聯(lián)管理器TRGM支持電機(jī)控制單元內(nèi)外各個設(shè)備的信號間互通互聯(lián)，可以把片上各個外設(shè)整合起來，實(shí)現(xiàn)外設(shè)間相互同步，相互配合。

● 互聯(lián)管理器支持多個輸入，輸入來自于IO，電機(jī)控制單元內(nèi)外的各個外設(shè)。

● 互聯(lián)管理器支持管理電機(jī)控制單元內(nèi)外設(shè)的DMA請求、位置輸入切換等。

TRGM配置

● PWM8輸入信號的為電平信號。

● ACMP0、ACMP1輸入信號為電平信號。

● PWM9、PWM10、PWM11、PWM12為重構(gòu)PWM信號，輸入信號是上升沿有效。

● PLB的OUT0輸出是與ACMP0組合后的PWM輸出信號，同時配置給TRGM_IO0和TRGM_IO1，由具體應(yīng)用確定pimmux中配置。

PLB的主要特性：

● 包含兩種可編程類型：TYPE_A為4輸入、4輸出的查找表，TYPE_B包含4輸入、邏輯處理單元用于時序控制。

● HPM5300中包含4個TYPE_A和4個TYPE_B。

● 本應(yīng)用使用了4個TYPE_A

TYPE_A0、TYPE_A1綜合PWM和ACMP

● 包含3個輸入、2個輸出，其中，3個輸入為ACMP輸出、自鎖信號、PWM電平信號，2個輸出為自鎖信號、續(xù)流功率管驅(qū)動信號。

● 輸出自鎖信號為ACMP輸出的鎖存信號，即一旦ACMP在PWM有效時間內(nèi)出現(xiàn)有效信號將一直鎖定，直至PWM信號無效時解除。

● 續(xù)流功率管輸出信號由PWM與輸出自鎖組合實(shí)現(xiàn)。

● TYPE_A由查找表實(shí)現(xiàn)，需通過真值表完成邏輯配置見下圖。

TYPE_A2、TYPE_A3邏輯說明

● PWM中心對齊的模式下要求：STA<cmp0<cmp1<rld，當(dāng)pwm有效狀態(tài)跨越周期時無法滿足該要求。plb通過type_a2、type_a3實(shí)現(xiàn)了pwm重構(gòu)，完成跨周期輸出。

● TYPE_A2包含4個輸入、1個輸出，4個輸入為PWM前沿輸出、PWM后沿輸出、PWM互補(bǔ)前沿輸出、自鎖信號，1個輸出為自鎖信號。

● 輸出自鎖信號在PWM前沿輸入后自鎖，在PWM后沿輸入解鎖。其中，PWM互補(bǔ)前沿輸入的用于一個通道的兩個功率管驅(qū)動信號之間的互鎖。

TYPE_A特點(diǎn)

● 每個TYPE A通道有四個trig_in, 四個trig_out

● 每個trig_out對應(yīng)一個查找表LUT

● 可通過sw_inject將輸出注入到trig_out

● 注入保持一個時鐘周期

TYPE_A配置

● SDK中plb_type_a_inject_by_sw()函數(shù)完成軟件注入，實(shí)現(xiàn)初始化輸出。

● LUT查找表邏輯賦值函數(shù)為plb_type_a_set_lut()，可以配置不同通道和不同查找表，達(dá)到邏輯輸出功能。

占空比更新

● 為了減少CPU的占用，程序?qū)WM中比較器CMP0-CMP7的數(shù)據(jù)存儲于高速RAM中，PWM_DMA_struct.PWM_cmp_mirror[0]-PWM_DMA_struct.PWM_cmp_mirror[7]。通過DMA更新PWM寄存器，限于篇幅限制，本文不再贅述。

● 由于PWM沒有配置成互補(bǔ)輸出模式，需要軟件實(shí)現(xiàn)死區(qū)配置，其中前后沿的死區(qū)為單獨(dú)參數(shù)，可以配置不同的數(shù)值，PWM_DMA_struct.Front_Dead、PWM_DMA_struct.Post_Dead。此外，例程中包含了占空比限幅，如果在前期計算時占空比時已經(jīng)對占空比限幅，可以忽略相應(yīng)限幅處理。

● 浮點(diǎn)運(yùn)算中需在浮點(diǎn)常數(shù)后面加f，否則會增加定點(diǎn)轉(zhuǎn)浮點(diǎn)運(yùn)算。

● 例程選用的是硬交錯方案，即兩路輸出的中心點(diǎn)強(qiáng)制相差180°。但外設(shè)配置同樣支持軟交錯方案，需修改占空比函數(shù)。

輸出波形