人们对气候变化和汽油价格的忧虑,使得混合动力轿车和纯电动轿车等环保轿车市场日益升温。这些轿车往往通过一台由高压锂电池驱动的电动机获取动力。为了完成最高功率,咱们一般需求运用一个DC/DC变压器将这台动力微弱的直流电动机的驱动电压提升至数百伏。与此一起,混合动力轿车和纯电动轿车一般运用与燃油轿车相同的电子操控单元来完成车身操控、仪表盘信息显现等功用。这意味着这些电子设计需求运用12V电源。因而,还需求运用一个DC/DC转化器变压器将锂离子电池的数百伏输出电压降至规范的12V直流电压。
图1:在一台环保轿车中,一个转化器将锂离子电池的输出电压提升至数百伏直流电压(橙色),用以驱动电动机;一起将输出电压降至12V直流电压DC,用以驱动ECU(浅蓝色)。CAN总线网络用深蓝色表明。
注释
由于ECU担任履行各种关键性使命,因而,DC/DC变压器关于保证车辆的安全运转至关重要。此外,该转化器还必需高效,并且即便在电池电压产生动摇时,也有必要为ECU供给安稳的电源。其电路设计有必要满意精准、高效和紧凑,以合适空间受限有限的轿车体系。最重要的是,它有必要牢靠,由于ECU的任何一个毛病都或许导致车辆失控、损坏乃至人员伤亡。
但是,杰出的DC/DC变压器离不开杰出的操控器。Spansion半导体的新技术使用MCU的数字处理才能成功缩减了组件的数量,它能够使用软件渠道轻松灵敏地满意体系要求,并且还能通过车载网络向驾驶员显现毛病信息,然后简化了车辆的保护作业。
数字化的优势
为了更好地了解MCU怎么影响数字DC/DC变压器的运转和功用,让咱们以Spansion MB91550为例。这款MCU能够一起完成两个操控环,一个用于操控输出电压,另一个用于操控电流(见图2)。这个以200MHz时钟频率运转的MCU能够生成一个精准的PWM波形,而这是坚持精准操控的关键所在。通过PWM转化输出的周期进行相位调整能够对其进行功率因数校对(PFC)。别的,此款MCU还契合ISO26262界说的功用安全要求。
图 2: 在斜率补偿单元和比较器的帮忙下, MB91550单片机能够操控数字直流/直流变压器,然后建立一个高效的体系。
注释
让咱们细心研究一下整个进程。一个12位A/D转化器对电压进行数字化处理,然后,一个配有FPU的32位CPU设定一个比较器参考值和一个斜率补偿值,意图是将电压降至方针电压(见图3)。这个斜率补偿值通过一个10位D/A转化器被发送到电流反应环的斜率补偿单元。通过CPU处理后,电流进入一个比较器,后者查看其与预先设定的参考值的违背。转化器依据匹配成果调整当时转化周期的PWM输出的作业周期。假如电流大于上述参考值,则表明产生了过流状况,MCU将切换至“off”状况,一起批改被操控的PWM输出。
图3: 比较器比较电感电流和参考值,以便确认怎么修正PWM输出参数,以供给安稳的电压。