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技能详解:挑选双向转换器操控计划

48V-12V双电池电源系统正广泛用于轻度混合动力电动车。车辆的动态运行条件可能需要在两个电池轨道之间来回传送高达10kW的电功率。

48V-12V双电池电源体系正广泛用于轻度混合动力电动车。车辆的动态运转条件或许需求在两个电池轨迹之间来回传送高达10kW的电功率。由于行使中的车辆其运转操作状况多种多样,实时操控一个方向或另一个方向上的功率流需求是一个适当杂乱的使命,要求其数字操控计划具有智能性。因而,当抢先的轿车制造商和一级供货商开端开发48V-12V双向电源转换器时,大多数都采用了全数字办法。

全数字处理计划本钱贵重,由于它们需求许多离散的模仿电路。这些模仿电路包含精细电流检测扩大器、功率MOSFET栅极驱动器、监督和维护电路等。由于电路板上的设备数量巨大,离散处理计划显得粗笨且不行牢靠。为了减小处理计划尺度和降低本钱,一起进步功能和体系级牢靠性,部分一级供货商正在寻觅一种混合架构,其微操控器处理更高等级的智能办理,而高度集成的模仿操控器完成电源转换器级。这篇博文将评论怎么确认这种模仿操控器最合适的操控计划

表1总结了不同操控计划的长处和缺陷。


表1:操控计划比较

A48V-12V双向转换器一般有必要具有高精度的电流调理(优于3%),以便精确地操控从一个电池轨到另一个电池轨传输的功率量。由于高功率,体系一般需求交织并行操作中的多相电路,以同享总负载,而且同享应当在各个相之间均衡。因而,电压操控形式不适合,由于其不能完成多相同享。

根据电感电流峰值生成脉冲宽度调制(PWM)信号的峰值电流形式操控计划可完成多相同享。但是,同享平衡很大程度上受功率电感器公役的影响。功率电感器一般具有±10%的公役,并导致明显的同享差错,然后导致不同相位的失衡功率耗散。更糟的是,电感的峰值电流具有与DC电流的固有差错,导致电流调理较不精确,从而导致功率运送不太精确。

传统的均匀电流形式操控计划处理了峰值电流形式操控的电流差错问题,由于它调理了均匀电感电流,并消除了电感公役对电流调理的影响。但是,电厂传递函数跟着作业电压和电流条件而改变,而且双向操作需求两种不同的环路补偿。

为了战胜惯例均匀电流形式操控计划的应战并简化实践电路完成,TI为48V-12V双向转换器作业开发了立异的均匀电流形式操控计划,如图1和表1所示。功率级包含:

·高侧FET(Q1)。

·低侧FET(Q2)。

·功率电感器(Lm)。

·电流检测电阻(Rcs)。

·两个电池,一个在HV端口,另一个在LV端口。

操控电路包含:

·增益为50的电流检测扩大器,经过方向指令DIR(“0”或“1”)进行方向转向。

·跨导扩大器用作电流环路差错扩大器,在非反相引脚施加参阅信号(ISET),以设置相位直流电流调理值。

·PWM比较器。

·与HV-Port电压成份额的斜坡信号。

·由DIR操控的转向电路,用于施加PWM信号以操控Q1或Q2作为主开关。

·COMP节点处的环路补偿网络。

Rcs感应电感电流,且信号被扩大50倍。该信号被发送到跨导扩大器的反相输入,导致COMP节点处的差错信号,该节点也是PWM比较器的非反相输入的节点。比较差错信号和斜坡信号发生PWM信号。由DIR指令操控,PWM信号可操控Q1进行降压形式操作,并强制电流从HV端口流向LV端口,或当发送到Q2时,回转电流活动的方向。


图1:TI专用均匀电流形式操控计划的双向电流转换器


表2:变流器功率设备传递函数(KFF是斜坡发生器系数;Vramp = KFF×VHV-端口;Rs是沿着功率流途径的有用总电阻,不包含Rcs)

表2所示为新操控计划的长处。电厂传递函数关于双向操作是相同的,它是一阶体系。此外,传递函数与比如端口电压和负载电流水平的操作条件无关。因而,使用单个II型补偿网络将在一切作业条件下一直安稳双向转换器,大大简化了实践电路的运用,并进步了功能。

TI的专有均匀电流形式操控计划适用于轿车48V-12V双向电流操控器。它需求单个II型补偿网络来掩盖双向操作,而不需求考虑运转条件怎么。电流调理精度——虽然存在电感公役,均匀同享高功率的多相并联操作等,—— 将大大简化高功能的双向转换器规划。TI在LM5170-Q1多相双向电流操控器中完成了这种操控计划。阅览博文“双电池体系中的轿车48V和12V电源互联”,了解怎么战胜规划混合电动车电源的应战。

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