【導讀】混合動力車輛 (HEV) 和電動車輛 (EV) 電力電子元器件被設(shè)計用來在正常工作模式下，將電能從高壓電池 (400V/600) 提供給低壓電池 (12V)。此外，這些汽車電力電子元器件必須能夠進行雙向的DC/DC轉(zhuǎn)換，以便在緊急狀態(tài)下，當HEV/EV需要啟動升壓時，由低壓電池為高壓電池供電。換句話說，這個雙向設(shè)計將需要一個降壓模式使電壓下降，又需要一個重新將電壓升高的升壓模式。
設(shè)計注意事項
一個針對降壓模式轉(zhuǎn)換器級（400V至12V）的理想拓撲為相移全橋 (PSFB)。這個拓撲可以在隔離變壓器的初級側(cè)上實現(xiàn)4個電子開關(guān)的零電壓切換 (ZVS)，以及次級側(cè)的二極管整流器（或MOSFET開關(guān)）的零電壓切換，從而獲得較低的開關(guān)損耗。為了實現(xiàn)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(cè)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(shè)計，最好考慮使用一個高性能數(shù)字微控制器。
TI的C2000™ 32位微控制器 (MCU) 專門設(shè)計用于數(shù)字電源應(yīng)用。C2000 Piccolo™ TMS320F28035 MCU包含充足的CPU處理能力來運行高級控制算法，而同時又具有針對高級開關(guān)模式的靈活脈寬調(diào)制 (PWM)。
對于升壓模式轉(zhuǎn)換器級來說，可以將同步整流器開關(guān)用作推挽開關(guān)。降壓模式電感器可以作為這個模式中的電流源，從而使這個拓撲工作為一個電流饋入型推挽轉(zhuǎn)換器。
這些控制算法可以在單個C2000 TMS320F2803x MCU上實現(xiàn)。通過反饋信號和PWM輸出的方式，TMS320F2803x MCU能夠與功率級進行交互操作，并且可被放置在低壓一側(cè)。
提供包含全部硬件&電路原理圖的TI Design
雙向400V-12V DC/DC轉(zhuǎn)換器TI Design使用上面談到的方法。4個MOSFET開關(guān)（Q1至Q4）在隔離變壓器的高壓側(cè)上組成一個全橋，而2個MOSFET開關(guān)（Q5至Q6）位于中央抽頭式低壓側(cè)上。這些開關(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關(guān)。
在不同的工作模式下控制這個系統(tǒng)需要復(fù)雜的PWM波形，以及快速閉合環(huán)路計算。這種實現(xiàn)方式充分利用了TMS320F2803x MCU上的特性，諸如高級PWM外設(shè)、一個高速12位ADC、以及支持DAC和斜坡補償?shù)募赡M比較器。
系統(tǒng)特性包括：
● 200VDC至400VDC的總線電壓范圍
● 9 VDC至13.5VDC的 LV總線電壓范圍
● 任何一個方向上的300W額定輸出運行
● LV總線上額定值為33A的電流，以及HV總線上1.8A的額定電流
● 降壓模式與升壓模式之間的無縫按需即時轉(zhuǎn)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開關(guān)
● 輸出電感器電流的VMC和ACMC
● 多個SR開關(guān)系統(tǒng)配置
● 故障保護：過流、欠壓和過壓
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