【導讀】混合動(dòng)力車(chē)輛 (HEV) 和電動(dòng)車(chē)輛 (EV) 電力電子元器件被設計用來(lái)在正常工作模式下，將電能從高壓電池 (400V/600) 提供給低壓電池 (12V)。此外，這些汽車(chē)電力電子元器件必須能夠進(jìn)行雙向的DC/DC轉換，以便在緊急狀態(tài)下，當HEV/EV需要啟動(dòng)升壓時(shí)，由低壓電池為高壓電池供電。換句話(huà)說(shuō)，這個(gè)雙向設計將需要一個(gè)降壓模式使電壓下降，又需要一個(gè)重新將電壓升高的升壓模式。
設計注意事項
一個(gè)針對降壓模式轉換器級（400V至12V）的理想拓撲為相移全橋 (PSFB)。這個(gè)拓撲可以在隔離變壓器的初級側上實(shí)現4個(gè)電子開(kāi)關(guān)的零電壓切換 (ZVS)，以及次級側的二極管整流器（或MOSFET開(kāi)關(guān)）的零電壓切換，從而獲得較低的開(kāi)關(guān)損耗。為了實(shí)現針對低輸出電壓和/或高輸出電流額定值的最佳性能，在次級側上需要同步整流，以消除二極管整流損耗。
可以利用不同的工作模式來(lái)控制PSFB功率級，諸如電壓模式控制 (VMC)、平均電流模式控制 (ACMC)、或者峰值電流模式控制 (PCMC)。為了避免由于功率級感測電路變化所導致的控制電路重新設計，最好考慮使用一個(gè)高性能數字微控制器。
TI的C2000™ 32位微控制器 (MCU) 專(zhuān)門(mén)設計用于數字電源應用。C2000 Piccolo™ TMS320F28035 MCU包含充足的CPU處理能力來(lái)運行高級控制算法，而同時(shí)又具有針對高級開(kāi)關(guān)模式的靈活脈寬調制 (PWM)。
對于升壓模式轉換器級來(lái)說(shuō)，可以將同步整流器開(kāi)關(guān)用作推挽開(kāi)關(guān)。降壓模式電感器可以作為這個(gè)模式中的電流源，從而使這個(gè)拓撲工作為一個(gè)電流饋入型推挽轉換器。
這些控制算法可以在單個(gè)C2000 TMS320F2803x MCU上實(shí)現。通過(guò)反饋信號和PWM輸出的方式，TMS320F2803x MCU能夠與功率級進(jìn)行交互操作，并且可被放置在低壓一側。
提供包含全部硬件&電路原理圖的TI Design
雙向400V-12V DC/DC轉換器TI Design使用上面談到的方法。4個(gè)MOSFET開(kāi)關(guān)（Q1至Q4）在隔離變壓器的高壓側上組成一個(gè)全橋，而2個(gè)MOSFET開(kāi)關(guān)（Q5至Q6）位于中央抽頭式低壓側上。這些開(kāi)關(guān)在降壓模式中運行為同步整流器，而在升壓模式中工作為推挽開(kāi)關(guān)。
在不同的工作模式下控制這個(gè)系統需要復雜的PWM波形，以及快速閉合環(huán)路計算。這種實(shí)現方式充分利用了TMS320F2803x MCU上的特性，諸如高級PWM外設、一個(gè)高速12位ADC、以及支持DAC和斜坡補償的集成模擬比較器。
系統特性包括：
● 200VDC至400VDC的總線(xiàn)電壓范圍
● 9 VDC至13.5VDC的 LV總線(xiàn)電壓范圍
● 任何一個(gè)方向上的300W額定輸出運行
● LV總線(xiàn)上額定值為33A的電流，以及HV總線(xiàn)上1.8A的額定電流
● 降壓模式與升壓模式之間的無(wú)縫按需即時(shí)轉換
● 運行于降壓模式中的相移全橋
● 運行于升壓模式下的電流饋入型推挽運行
● 100KHz PWM開(kāi)關(guān)
● 輸出電感器電流的VMC和ACMC
● 多個(gè)SR開(kāi)關(guān)系統配置
● 故障保護：過(guò)流、欠壓和過(guò)壓
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