【導(dǎo)讀】混合動(dòng)力車輛 (HEV) 和電動(dòng)車輛 (EV) 電力電子元器件被設(shè)計(jì)用來(lái)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(jìn)行雙向的DC/DC轉(zhuǎn)換，以便在緊急狀態(tài)下，當(dāng)HEV/EV需要啟動(dòng)升壓時(shí)，由低壓電池為高壓電池供電。換句話說(shuō)，這個(gè)雙向設(shè)計(jì)將需要一個(gè)降壓模式使電壓下降，又需要一個(gè)重新將電壓升高的升壓模式。
設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)
一個(gè)針對(duì)降壓模式轉(zhuǎn)換器級(jí)（400V至12V）的理想拓?fù)錇橄嘁迫珮?(PSFB)。這個(gè)拓?fù)淇梢栽诟綦x變壓器的初級(jí)側(cè)上實(shí)現(xiàn)4個(gè)電子開(kāi)關(guān)的零電壓切換 (ZVS)，以及次級(jí)側(cè)的二極管整流器（或MOSFET開(kāi)關(guān)）的零電壓切換，從而獲得較低的開(kāi)關(guān)損耗。為了實(shí)現(xiàn)針對(duì)低輸出電壓和/或高輸出電流額定值的最佳性能，在次級(jí)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(lái)控制PSFB功率級(jí)，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(jí)感測(cè)電路變化所導(dǎo)致的控制電路重新設(shè)計(jì)，最好考慮使用一個(gè)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(jì)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(lái)運(yùn)行高級(jí)控制算法，而同時(shí)又具有針對(duì)高級(jí)開(kāi)關(guān)模式的靈活脈寬調(diào)制 (PWM)。
對(duì)于升壓模式轉(zhuǎn)換器級(jí)來(lái)說(shuō)，可以將同步整流器開(kāi)關(guān)用作推挽開(kāi)關(guān)。降壓模式電感器可以作為這個(gè)模式中的電流源，從而使這個(gè)拓?fù)涔ぷ鳛橐粋€(gè)電流饋入型推挽轉(zhuǎn)換器。
這些控制算法可以在單個(gè)C2000 TMS320F2803x MCU上實(shí)現(xiàn)。通過(guò)反饋信號(hào)和PWM輸出的方式，TMS320F2803x MCU能夠與功率級(jí)進(jìn)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(gè)MOSFET開(kāi)關(guān)（Q1至Q4）在隔離變壓器的高壓側(cè)上組成一個(gè)全橋，而2個(gè)MOSFET開(kāi)關(guān)（Q5至Q6）位于中央抽頭式低壓側(cè)上。這些開(kāi)關(guān)在降壓模式中運(yùn)行為同步整流器，而在升壓模式中工作為推挽開(kāi)關(guān)。
在不同的工作模式下控制這個(gè)系統(tǒng)需要復(fù)雜的PWM波形，以及快速閉合環(huán)路計(jì)算。這種實(shí)現(xiàn)方式充分利用了TMS320F2803x MCU上的特性，諸如高級(jí)PWM外設(shè)、一個(gè)高速12位ADC、以及支持DAC和斜坡補(bǔ)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(gè)方向上的300W額定輸出運(yùn)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(wú)縫按需即時(shí)轉(zhuǎn)換
● 運(yùn)行于降壓模式中的相移全橋
● 運(yùn)行于升壓模式下的電流饋入型推挽運(yùn)行
● 100KHz PWM開(kāi)關(guān)
● 輸出電感器電流的VMC和ACMC
● 多個(gè)SR開(kāi)關(guān)系統(tǒng)配置
● 故障保護(hù)：過(guò)流、欠壓和過(guò)壓
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