混合动力车辆 (HEV) 和电动车辆 (EV) 供电升压/降压双向设计

时间：2020-08-11 17:51:01

关键字：电动车辆供电混合动力车

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[导读] 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

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