基于GaN与SMC的高功率开关电源硬件加速设计

近年来开关电源领域兴起的氮化镓(Gallium Nitride)类开关器件对电路控制算法产生了高速瞬态响应的要求,快速di/dt将引起电路失调等问题,研究发现大量文献基于滑模控制算法(Sliding Mode Control,SMC)的非连续控制特性完成了低频低功率开关电源针对Si的SMC设计,而GaN的中频高功率开关电源控制算法因为材料问题导致高频控制较难实现。因此针对GaN并通过改进算法增强电路瞬态响应与鲁棒性,减小代码存储体积。使用Simulink进行理论验证,嵌入式联调后进行算法与特殊DPWM模块的硬件加速设计,设计面积48 cm^(2),电路元器件数量与参数减小,电路使用寿命增加,密勒效应点降低2.5 V,硬件单元综合面积仅有63.3Kcells,DPWM控制波形在50 MHz主频下100 kHz至500 kHz可调,最高响应为1.05 MHz,最大输出功率为400 W,电源噪声为±0.8%。

无线充电发射端的Qi协议控制器设计与实现

Qi协议是目前应用最广泛的无线充电功率传输标准,随着无线充电的普及,无线充电接收端的产品逐渐多样化,因此,对无线充电发射端的兼容性要求也越来越高。为了增强无线充电发射端的灵活性和普适性,文中重点研究Qi v1.2.4协议中无线充电发射端接收与发送的数据包格式,采用自顶向下的模块方法设计实现Qi协议控制器来控制数据通信,其中包括Qi接收器和Qi发送器等。通过搭建外围解调电路,使用Qi无线充电器专用测试仪并结合FPGA对其验证,实验表明该设计可以实现数据包的实时接收与发送,同时,在50 MHz时钟下,与Cortex M0软件解码方式对比,该设计的执行时间减小了90%,准确性高达100%,可广泛应用于兼容Qi协议的无线充电发射端方案中。