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为混合动力车辆(HEV)和电动车辆(EV)内的电子元器件供电

2021年11月10日 09:40 次阅读

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设计注意事项

一个针对降压模式转换器级(400V至12V)的理想拓扑为相移全桥 (PSFB)。这个拓扑可以在隔离变压器的初级侧上实现4个电子开关的零电压切换 (ZVS),以及次级侧的二极管整流器(或MOSFET开关)的零电压切换,从而获得较低的开关损耗。为了实现针对低输出电压和/或高输出电流额定值的最佳性能,在次级侧上需要同步整流,以消除二极管整流损耗。

可以利用不同的工作模式来控制PSFB功率级,诸如电压模式控制 (VMC)、平均电流模式控制 (ACMC)、或者峰值电流模式控制 (PCMC)。为了避免由于功率级感测电路变化所导致的控制电路重新设计,最好考虑使用一个高性能数字微控制器。

TI的C2000™ 32位微控制器 (MCU) 专门设计用于数字电源应用。C2000 Piccolo™ TMS320F28035 MCU包含充足的CPU处理能力来运行高级控制算法,而同时又具有针对高级开关模式的灵活脉宽调制 (PWM)。

对于升压模式转换器级来说,可以将同步整流器开关用作推挽开关。降压模式电感器可以作为这个模式中的电流源,从而使这个拓扑工作为一个电流馈入型推挽转换器。

这些控制算法可以在单个C2000 TMS320F2803x MCU上实现。通过反馈信号和PWM输出的方式,TMS320F2803x MCU能够与功率级进行交互操作,并且可被放置在低压一侧。

提供包含全部硬件&电路原理图的TI Design

双向400V-12V DC/DC转换器TI Design使用上面谈到的方法。4个MOSFET开关(Q1至Q4)在隔离变压器的高压侧上组成一个全桥,而2个MOSFET开关(Q5至Q6)位于中央抽头式低压侧上。这些开关在降压模式中运行为同步整流器,而在升压模式中工作为推挽开关。

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在不同的工作模式下控制这个系统需要复杂的PWM波形,以及快速闭合环路计算。这种实现方式充分利用了TMS320F2803x MCU上的特性,诸如高级PWM外设、一个高速12位ADC、以及支持DAC和斜坡补偿的集成模拟比较器

系统特性包括:

  • 200VDC至400VDC的总线电压范围
  • 9 VDC至13.5VDC的 LV总线电压范围
  • 任何一个方向上的300W额定输出运行
  • LV总线上额定值为33A的电流,以及HV总线上1.8A的额定电流
  • 降压模式与升压模式之间的无缝按需即时转换
  • 运行于降压模式中的相移全桥
  • 运行于升压模式下的电流馈入型推挽运行
  • 100KHz PWM开关
  • 输出电感器电流的VMC和ACMC
  • 多个SR开关系统配置
  • 故障保护:过流、欠压和过压

立即用这个双向DC/DC转换器开始设计工作。如需了解其它信息,请观看这里的完整演示内容。

原文链接:

http://e2e.TI.com/blogs_/b/behind_the_wheel/archive/2015/11/10/powering-electronics-in-hev-and-ev-vehicles

编辑:fqj

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