STM32数字电源应用-STM32F334温度采样问题分析及改善

STEVAL-LLL009V1是一个300W的电源Demo,由PFC和LLC两部分组成,PFC部分由ST模拟电源芯片L652AT控制,LLC部分由ST MCU STM32F334R8T6控制。

该Demo整体架构可以参考下面框架图。

STM32F334系列MCU是ST主打数字电源控制芯片,主频72M,内置高精度定时器,精度高达144MHz,本文主要介绍在应用中遇到的温度采样问题分析过程。

客户应用:使用同一个ADC 的通道做4种信号采样:输出电流,输出电压,环温,管温;HRTIM触发,采用Regular采样方式,采样周期 1.5Cycles,应用原理图如下T_AIR_IN是环境温度,直接用ADC采样。

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问题现象描述:在0°C一下,NCT阻值变大以后(600KΩ以上),采样不准确,并且T_AIR_IN的电压会随着电流采样通道的电压变化,如下图:

CH1(黄色):输出电流;

CH2(蓝色):NTCT_AIR_IN环纹采样电压;

CH3(红色):输出电压;

排查过程如下:

  1. R719改成10k,无效果;
  2. T_AIR_IN加跟随器,可以解决;
  3. 关闭 T_AIR_IN 这个网络的 ADC 采样,T_AIR_IN 的电压不再随负载变化而变化,而且电压值是准的;
  4. Samping cycle从5Cycles 改成 181.5Cycles,采样时间太长( 2.52us ), 导致环路跑不起来,电源报故障;( 最高频率是 180kHz,5.5us );
  5. Samping cycle从5Cycles 改成 19.5Cycles,同时把T_AIR_IN 的采样放到最前面,有部分效果,原来空载和满载T_AIR_IN 的电压波动大概是 35Mv, 现在改善到 20mV 但依然未能达到要求的精度;
  6. T_AIR_IN 采样之前插入一下固定电压的采样( 0V 或3V ),没有效果。


问题原因分析:

当上接电阻是 10k 时,Sampling cycle 要在 181.5 以上才可以不受别的通道的影响并且采得准,由于 温度采样和电流采样是用同一个 ADC 来采,所以Sampling cycle 目前最多只能设到 19.5,Sampling cycle 设到 19.5 时,允许的最大输入阻抗是 2.7k,

所以出现上述问题的根本原因是外部阻抗不匹配,导致采样保持没有足够的时间去建立,并且出现通道间的信号串扰;

下图是STM32F334数据手册中的图表,不同的 Sampling cycle 对应的 R_AIN 的最大值:



解决方案:

1:增加跟随器;

2:用独立的 ADC 模块采温度,并且把 Sampling cycle 设到 181.5 以上;







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