之前尝试过用SiC器件研发了一款图腾柱PFC整流器，别的不说，这SiC是真的耐造。从头到尾，竟然没有炸过任何一片SiC MOSFET。
然后最近在做一款高功密的2kW Boost样机，换了配方，用了GaNsystem公司的氮化镓器件，于是，有了我的“处女炸”。

炸机的主要原因是软起动的逻辑没有处理好。

正文刚开始的启动逻辑正常的启动顺序：（状态机state）

  • 刚启动dsp：state = ColdMachine，此时，PWM信号被封锁，开关管关断。DSP根据采样判断输入电压的范围，如果在允许的范围内，则进入软起动阶段，state = SoftStart。
  • 软起动state = SoftStart：此时利用rmp程序，逐步增加电压环的参考电压，PID程序开始运行。直到软起动完成（根据软起动标志位判断），进入正常工作状态，state = NORM；
  • 正常工作state = NORM：电压外环的参考电压为目标值，固定不变；PID正常工作。注意，此时积分量占据了PID输出的绝大部分。如果在此状态下判断输入电压超出正常范围，则进入冷机状态，封锁PWM，state = ColdMachine。

但是，我们忽略了一个点，用状态机是没有错的，这样可以避免输入电压在正常范围边界时候产生的控制震荡，但是，我们忘了在从NORM进入ColdMachine状态时清零PID控制器。
正如上文提到，在NORM时，PID的积分量输出是主导的。也就是说，在从NORM进入ColdMachine之后，如果再进入SoftStart状态，此时PID的输出依然是和在进入ColdMachine之前的NORM状态保持一致的，而软起动阶段，电压外环的参考值和采样值都比较小，对PID控制器的积分量贡献不大，积分量依旧保持了一个较大值。

举个栗子

在正常时候，Boost的输入电压为140V，输出为400V。则稳定时的占空比大概在0.7左右。如果这个时候140V忽然降为零，机器进入Cold状态，当140V又忽然回来的时候，进入软起动的时候，占空比依然是0.7，而且会在0.7附近待好久。而我们正常的软起动，其占空比应当是从最小占空比开始慢慢增加的（不管软起动的原理是什么，其表现在占空比上面的效果应该是这样的。）。跑一下仿真，占空比在0.7左右和0.2（下限）左右，运行40ms，看一下电路表现有什么区别。
LT-spice仿真电路如下。

如果占空比在0.2左右，则电流如下：

如果占空比在0.7左右，电流如下：

二者的电流峰值是差不多的，但是，电流的积分（能量）完全不一样，虽然只跑了40ms，但是这两种电流在开关管中产生的热量不在一个数量级，因此，在我们刚开始的启动逻辑下，片子是很容易过热炸机的。
当然，我们用了一个半桥两片管子，这两篇肯定不是一起炸的，先炸掉的应该是流过电流更大（或者说电流占空比更大的一个，也就是电感充电路径上的开关管，在上面的电路图中对应M）来了，热乎的。

调整

正常工作state = NORM：电压外环的参考电压为目标值，固定不变；PID正常工作。注意，此时积分量占据了PID输出的绝大部分。如果在此状态下判断输入电压超出正常范围，则进入冷机状态，封锁PWM，state = ColdMachine，初始化PID控制器。
调整后的中断程序如下，相比源程序，在进入ColdMachine状态时，初始化了PID控制器，清空了软起动标志，如下：

            rc1.EqualFlag = 0;            // Reset PID            PID_GRANDO_F_init(&V_Controller);

完整的中断服务子程序如下：

/* ISR definition */interrupt void ISR1(void){    samplecounter_a++;    v_out = ((signed int)(AdcResult.ADCRESULT0 - V_OUT_BIAS)) / GAIN_VOUT;    v_in = ((signed int)(AdcResult.ADCRESULT1 - V_IN_BIAS)) / GAIN_VIN;    //state = NORM;    switch(state)    {    case COLD_MACHINE:        /* Shut down */        // Set GPIO4 high as the dirver enable bit        EALLOW;        GpioDataRegs.GPACLEAR.bit.GPIO4 = 1;   // DISENABLE GaN devices        EDIS;        rc1.SetpointValue = (float)(0.0/VOUT_REF);        rc1.TargetValue = 1.0;        if((v_in > VIN_LOW)&(v_in < VIN_HIGH))        {            state = SOFT_START;        }        break;    case SOFT_START:        /* Operating */        RC_MACRO(rc1);        V_Controller.term.Ref = VOUT_REF * rc1.SetpointValue;        V_Controller.term.Fbk = v_out;        PID_GRANDO_F_FUNC(&V_Controller);        dutycycle = V_Controller.term.Out;        EALLOW;        EPwm4Regs.CMPA.half.CMPA = floor((1.0-dutycycle) * PRD);        EDIS;        EALLOW;        GpioDataRegs.GPASET.bit.GPIO4 = 1;   // ENABLE GaN devices        EDIS;        if (rc1.EqualFlag == 0x7FFFFFFF)            state = NORM;        break;    case NORM:        V_Controller.term.Ref = VOUT_REF;        V_Controller.term.Fbk = v_out;        PID_GRANDO_F_FUNC(&V_Controller);        dutycycle = V_Controller.term.Out;        EALLOW;        GpioDataRegs.GPASET.bit.GPIO4 = 1;   // DISENABLE GaN devices        EDIS;        EALLOW;        EPwm4Regs.CMPA.half.CMPA = floor((1.0-dutycycle) * PRD);        EDIS;        if((v_in < VIN_LOW)||(v_in > VIN_HIGH))        {            state = COLD_MACHINE;            rc1.EqualFlag = 0;            // Reset PID            PID_GRANDO_F_init(&V_Controller);            V_Controller.param.Kp = KP_V;            V_Controller.param.Ki = KI_V;            V_Controller.param.Kd = KD_V;            V_Controller.param.Umax = UMAX_V;            V_Controller.param.Umin = UMIN_V;        }        break;    }    AdcRegs.ADCINTFLGCLR.bit.ADCINT1 = 1;  //clear INT1 flag    PieCtrlRegs.PIEACK.all = PIEACK_GROUP1;    //DELAY_US(2);}关键点2

另外，输出电容的大小对于启动电流的影响也是比较大的。在上面的仿真中，我们把输出电容设置为300uF，电流波形是这样的

而如果把输出稳压电容换成30uF，电流波形如下：

而3uF对应的电流波形是这样的

而在此处的应用中，我们根本就不需要这么大的输出电容。

图中纹波从大到小分别对应着输出电容1uF, 3uF, 30uF, 300uF。
输出电容的大小应当根据电压纹波率进行选取，而不是越大越好。
电容的计算公式：
C > I o , m a x D m a x f s w Δ V C>\frac{I_{o,max}D_{max}}{f_{sw}\Delta V}C>fsw​ΔVIo,max​Dmax​​