Buck current mode with the B-G474E-DPOW1 Discovery kit (2) - Digital peak current mode

Application note 내용이 복잡하여 우선 예제 중심으로 번역해서 올리도록 하겠습니다.

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Digital peak current mode implementation

Onboard comparator and DAC

이전에 설명한 아날로그 피크 전류 모드 구현은 피크 전류 감지 비교기(Comparator)를 사용하여 수요 피크 전류와 실제 측정된 전류의 교차를 감지합니다.

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디지털 구현의 경우 이 피크 전류 감지도 스위치가 최대한 빨리 꺼지는 방식으로 구현해야 합니다. ADC를 사용하여 스위칭 간격으로 인덕터 전류를 여러 번 샘플링하고 이를 수요 기준 값과 비교하면 너무 느릴 수 있습니다.

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따라서 디지털 구현은 아날로그 설계의 피크 전류 감지 비교기와 동일한 목적으로 온보드(on board) 비교기를 사용합니다. 비교기에는 측정된 인덕터 전류와 요구 피크 전류 값을 설정하는 컨트롤러의 출력이 입력됩니다.

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물론 컨트롤러의 출력은 디지털 값이므로 온보드 DAC를 통해 아날로그 전압으로 변환해야 합니다. (STM32 G4 계열 MCU에는 온보드 비교기에 입력으로 사용될 수 있는 다수의 12비트 DAC가 있습니다) 그런 다음 비교기의 출력은 HRTIM 모듈 내에서 외부 이벤트로 사용되며 이는 FET를 구동하는 출력에 대한 리셋 소스로 구성됩니다.

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완전한 디지털 구성은 그림 24에 나와 있습니다.

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그림 24

Sawtooth waveform generator

디지털 피크 전류 모드를 구현하려면 스위칭 주파수의 절반에서 복소 켤레 극(complex conjugate poles)의 Q를 줄이기 위해 기울기 보상을 구현해야 합니다. 이는 하위 고조파 진동을 효과적으로 감쇠하고 진동이 스위칭 주기에서 스위칭 주기로 증가하는 것을 방지합니다. 디지털 설계에서 기울기 보상을 구현하기 위해 온보드 DAC의 일부인 톱니파형(Sawtooth) 생성기가 사용됩니다.

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톱니파형 발생기는 스위칭 기간 내 여러 하위 간격으로 DAC에서 지정된 값을 빼는 데 사용됩니다. 톱니파형의 초기값은 이전 스위칭 주기에서 계산된 2p2z 컨트롤러의 출력입니다. 그런 다음 전환 기간 내에서 미리 정의된 간격으로 지정된 값을 뺍니다. 결과는 아날로그에 적용된 기울기 보상 램프와 동일한 피크 대 피크 램프 높이입니다.

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톱니파형 발생기 업데이트는 HRTIM 비교(Capture Compare) 장치 중 하나에 의해 트리거됩니다. 파형 발생기에 대한 업데이트 트리거의 최대 속도가 있으며 이 속도보다 빠른 트리거는 무시됩니다. 필요한 전체 램프 높이가 알려져 있으므로 선택한 업데이트 속도가 주어지면 톱니파 파형 발생기 감소 값을 계산할 수 있습니다. 먼저 기간당 업데이트 수를 선택합니다. 이 예에서는 DAC 업데이트 속도가 15msps인 경우 각 5μs 기간 동안 75개의 업데이트가 있습니다.

HRTIM 비교(Capture Compare) 장치 3은 이 애플리케이션 노트의 다음 섹션에서 톱니파형 발생기 업데이트를 위한 트리거 소스로 구성됩니다. 따라서 (44)에서 계산된 66ns는 이 업데이트 속도를 달성하기 위해 HRIM 타이머 틱 수로 변환됩니다. 그런 다음 각 하위 간격에서 DAC에서 빼는 값은 (46)에서 계산됩니다.

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이것은 mV 단위에서 DAC에 대한 올바른 스케일링으로 변환해야 합니다. SetRamp()라는 함수는 이 보드의 예제 프로젝트에 포함되어 필요한 기울기 보상 램프 높이에서 DAC 감소 값으로 변환합니다.

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