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LLC谐振软开关全数字控制3kw，批量图，含源代码

最近在搞一个3kW的LLC谐振电源，数字控制方案搞死人。玩过LLC的都知道，软开关时序比女朋友心情还难伺候。这次用STM32G4系列搞全数字控制，先上个批量测试的波形镇楼（图片位置）。ZVS干净利落，效率直接拉到96.8%，老板看了直呼要加鸡腿。

代码仓库先甩出来（github链接），里面藏着硬核的开关时序生成逻辑。举个栗子，PWM初始化这段就暗藏玄机：

void PWM_Init(void) { TIM1->CCER &= ~TIM_CCER_CC1E; // 先关输出防炸机 TIM1->CR1 |= TIM_CR1_ARPE; // 缓冲寄存器必须开 TIM1->CCMR1 = TIM_CCMR1_OC1M_2 | TIM_CCMR1_OC1M_1; // PWM模式1 TIM1->BDTR |= TIM_BDTR_MOE | 0x3C; // 死区时间直接怼到480ns // 下面这行是祖传秘方，治开机炸管 TIM1->CCR1 = SystemCoreClock / (2 * 100000) - 1; // 初始100kHz }

这段代码最骚的操作在BDTR寄存器的设置。死区时间算得抠到纳秒级，实测发现当负载突变时，原边电流反向会导致死区不够。后来在代码里埋了个动态调整的逻辑，后面会细说。

中断服务程序才是重头戏。ADC采样、PID计算、频率调整全塞在20us的中断里：

void TIM6_DAC_IRQHandler(void) { static uint8_t phase = 0; if(TIM6->SR & TIM_SR_UIF) { Vout = ADC_GetValue(0); // 同步采样输出电容电压 Ipri = ADC_GetValue(1); // 原边电流必须实时跟踪 // 软开关检测核心逻辑 if(Ipri < -0.3 && phase == 0) { TIM1->CCR1 = calc_new_freq(); // 切频操作 phase = 1; } // 省略二十行状态机代码... TIM6->SR &= ~TIM_SR_UIF; // 手动清标志更靠谱 } }

这里有个坑爹细节：ADC采样值必须做滑动平均滤波，但滤波窗口太大又会影响响应速度。最后用了个变长滤波算法，负载轻时窗口大，重载时自动缩小窗口，代码里像俄罗斯套娃似的嵌了三层判断。

说到频率跟踪，必须秀一下这个非线性PID控制器：

float LLC_PID(float err) { static float integral = 0; float Kp = 0.5, Ki = 0.02, Kd = 0.1; // 抗积分饱和处理 if(fabs(err) > 2.0) { integral *= 0.7; // 误差太大时削弱积分 } else { integral += err; } // 非线性微分项 float derivative = (err - last_err) * (err > 0 ? 1.2 : 0.8); return Kp*err + Ki*integral + Kd*derivative; }

这个PID骚在动态调整微分系数，实测发现输出电压过冲时，反向调节需要更猛的操作。参数整定花了整整两周，烧了六个MOS管才摸出这个魔改版。

最后给个效率测试彩蛋（贴批量测试效率曲线图）。注意看1kW到2.5kW之间的效率平台，这就是数字控制比模拟方案强的地方——能根据负载自动切换工作模式。源码里Mode_Switch()函数藏着五个工作模式，用状态机实现无缝切换。

代码仓库里还有个隐藏文件夹，里面是生成PWM波形的verilog原型，当初在FPGA上验证拓扑用的。下期可能会讲讲怎么用Matlab生成LLC的3D参数曲面，比教科书上的设计公式靠谱十倍。