您將用氮化鎵（GaN）功率級(jí)，Hercules?微控制器和滾輪調(diào)暗燈。我將介紹硬件和固件。準(zhǔn)備好啟動(dòng)您的焊接設(shè)備。

您可以通過(guò)多種方式控制GaN功率級(jí)。LMG5200 GaN 半橋功率級(jí)的 TI 用戶指南使用無(wú)源元件和分立邏輯門的組合。在這篇文章中，我將描述如何使用Hercules微控制器驅(qū)動(dòng)它。圖 1 顯示了用于驅(qū)動(dòng) LMG5200 的 Hercules 模塊。

圖 1：帶死區(qū)發(fā)生器的大力神 PWM 模塊

GaN和大力神功率級(jí)是完美的匹配。兩者都在工業(yè)和汽車應(yīng)用中表現(xiàn)良好。Hercules脈寬調(diào)制（PWM）模塊具有專門的硬件來(lái)驅(qū)動(dòng)這些信號(hào)。死區(qū)發(fā)生器 （DB） 子模塊非常適合生成您需要的死區(qū)時(shí)間。

設(shè)置

圖 3 顯示了將連接在一起的硬件模塊。負(fù)載是一個(gè)經(jīng)典燈泡。德州儀器 LMG5200 GaN 評(píng)估套件控制燈的功率。舊鼠標(biāo)的滾輪用作輸入。您將使用它來(lái)上下調(diào)頻GaN功率級(jí)的輸出。

圖 3：硬件設(shè)置

Hercules LaunchPad將把組件粘合在一起。當(dāng)您旋轉(zhuǎn)滾輪時(shí)，它會(huì)使燈更亮或更暗。

設(shè)計(jì)

想出一個(gè)干凈的硬件結(jié)構(gòu)并不難，因?yàn)槟星逦墓δ軌K（圖 4）。邏輯部分是：帶有輸入（滾輪）和輸出（GaN驅(qū)動(dòng)器）的Hercules控制器，以及功率調(diào)節(jié)：帶有輸入（LaunchPad）和輸出（燈）的GaN驅(qū)動(dòng)器。

圖 4：硬件模塊

固件也是如此。狀態(tài)機(jī)管理功能，有兩個(gè)模塊：偵聽滾輪的旋轉(zhuǎn)功能和與 LMG5200 通信的 GaN 模塊。這兩個(gè)模塊都依賴于低級(jí) Hercules 外設(shè)驅(qū)動(dòng)程序（圖 5）。

圖5：固件模塊

活動(dòng)

讓我們從輸出端開始。第一步是在LaunchPad上生成正確的PWM信號(hào)，以控制GaN驅(qū)動(dòng)器。接下來(lái)，將GaN評(píng)估套件連接到LaunchPad，在此過(guò)程中對(duì)PCB進(jìn)行一些更改。最后，插入輸入。將鼠標(biāo)滾輪變成穩(wěn)定的正交編碼器，并將信號(hào)集成到固件中。

以正確的方式驅(qū)動(dòng) LMG5200 GaN 功率級(jí)

LMG5200 GaN 半橋功率級(jí)對(duì)其輸入信號(hào)有特殊要求。我在上一篇文章中深入介紹了這些信號(hào)。關(guān)鍵是創(chuàng)建兩個(gè)反向PWM信號(hào)。在特定點(diǎn)也需要暫停。當(dāng)信號(hào)切換邏輯電平時(shí)，您必須在其中一個(gè)信號(hào)的開關(guān)低電平和另一個(gè)信號(hào)的開關(guān)高電平之間等待一小段時(shí)間（稱為死區(qū)時(shí)間）。

當(dāng)?shù)托盘?hào)高時(shí)，高信號(hào)應(yīng)為低信號(hào)，反之亦然。但是，您必須在一個(gè)信號(hào)的下降沿和另一個(gè)信號(hào)的上升沿之間注入一個(gè)小的延遲。兩個(gè)信號(hào)都將在幾納秒內(nèi)保持低電平。

圖 6：具有死區(qū)時(shí)間的 LMG5200 輸入信號(hào)

在圖 6 中，死區(qū)時(shí)間是下降沿和上升沿之間的陰影區(qū)域。讓我們將其與圖7進(jìn)行比較，圖<>捕獲了Hercules微控制器生成的信號(hào)。

圖 7：捕獲大力神 PWM 和死區(qū)時(shí)間

圖7中的黃色和藍(lán)色跡線是來(lái)自Hercules ePWM模塊的低信號(hào)和高信號(hào)。紫色跡線是計(jì)算信號(hào)（黃色和藍(lán)色），代表死區(qū)時(shí)間。

示波器的 SUM 函數(shù)在這里有很大幫助。您可以使用它來(lái)測(cè)量死區(qū)時(shí)間的寬度（兩個(gè)信號(hào)均為低電平時(shí)的0V驟降）。同樣重要的是，如果您不小心同時(shí)將兩個(gè)信號(hào)驅(qū)動(dòng)為高電平（這種情況會(huì)破壞您的GaN器件），它將顯示為10V峰值。

設(shè)置 PWM 信號(hào)

您可以使用可視化硬件配置器 HALCoGen 配置 Hercules 微控制器及其模塊。啟用所需的外圍設(shè)備，對(duì)其進(jìn)行參數(shù)化，然后讓 HALCoGen 生成項(xiàng)目。您將獲得一個(gè)包含完整源代碼的可編譯項(xiàng)目，并且只需添加兩行代碼即可獲得正在運(yùn)行的設(shè)計(jì)。

首先，啟用 ePWM 驅(qū)動(dòng)程序。這是將產(chǎn)生兩個(gè)信號(hào)的外設(shè)，您將發(fā)送到GaN集成電路（IC）。

圖 8：?jiǎn)⒂?PWM

接下來(lái)，激活其中一個(gè)可用的 PWM 模塊并創(chuàng)建 LMG5200 GaN 半橋所需的信號(hào)。

圖 9：激活 PWM 模塊 1

您可以在單個(gè)屏幕上配置整個(gè)信號(hào)，包括死區(qū)時(shí)間。通過(guò)將復(fù)選框和值設(shè)置為圖10所示的值，您的ePWM模塊將準(zhǔn)備好輸出GaN信號(hào)。

圖 10：配置 PWM 信號(hào)和死區(qū)時(shí)間

我寫了一篇關(guān)于 element14 的博客文章，解釋了每個(gè)設(shè)置，以及此配置如何為您提供 LMG5200 的完美信號(hào)。

讓 HALCoGen 為您生成項(xiàng)目源代碼，并將這些行添加到 main（） 函數(shù)中：

您可以使用 Code Composer Studio? 軟件構(gòu)建和執(zhí)行此項(xiàng)目，并且 LaunchPad 已準(zhǔn)備就緒。探測(cè)ePWM信號(hào)，您將獲得與圖7中的示波器捕獲類似的圖像。占空比為10%，頻率為1MHz。

僅此而已。您已經(jīng)將LaunchPad變成了可以立即控制GaN驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)備。

審核編輯：郭婷