混合动力车辆 (hev) 和电动车辆 (ev) 电力电子元器件被设计用来在正常工作模式下,将电能从高压电池 (400v/600) 提供给低压电池 (12v)。此外,这些汽车电力电子元器件必须能够进行双向的dc/dc转换,以便在紧急状态下,当hev/ev需要启动升压时,由低压电池为高压电池供电。换句话说,这个双向设计将需要一个降压模式使电压下降,又需要一个重新将电压升高的升压模式。
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。
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。
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