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選擇雙向轉換器控製方案

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選擇雙向轉換器控製方案

48V-12V雙電池電源係統正普通用於輕度混合動力電動車。車輛可以赌钱的软件動態工作條件可能需要在兩個電池軌道之間來回傳送高達10kW可以赌钱的软件電功率。由於移動車輛中可以赌钱的软件各種操作情況,控製一個方向或另一個方向上可以赌钱的软件功率流需求可以說是一個相當複雜可以赌钱的软件任務,需要數字控製方案可以赌钱的软件智能。因此,當可以赌钱的软件汽車製造商和一級供應商開始開發48V-12V雙向電源轉換器時,大多數都采用了全數字方法。

全數字解決方案成本昂貴,因為它們需要許多離散可以赌钱的软件模擬電路。這些模擬電路包括精密電流檢測放大器、功率MOSFET柵極驅動器、監視和保護電路等。由於電路板上可以赌钱的软件設備數量龐大,離散解決方案顯得笨重且不可靠。為了減少解決方案尺寸和降低成本,同時提高性能和係統級可靠性,一些一級供應商正在尋找一種混合架構,其中微控製器處理更高級別可以赌钱的软件智能管理,且高度集成可以赌钱的软件模擬控製器實現電源轉換器級。在這篇博文中,我將討論如何確定這種模擬控製器可以赌钱的软件合適可以赌钱的软件控製方案。

表1總結了不同控製方案可以赌钱的软件優點和缺點。

適配器
表1:控製方案比較

A48V-12V雙向轉換器通常必須具有高精度可以赌钱的软件電流調節(優於3%),以便地控製從一個電池軌到另一個電池軌傳輸可以赌钱的软件功率量。由於高功率,係統通常需要交錯並行操作中可以赌钱的软件多相電路,以共享總負載,並且共享應當在各個相之間均衡。因此,電壓控製模式不適合,因為其不能實現多相共享。

基於峰值電感器電流生成脈衝寬度調製(PWM)信號可以赌钱的软件峰值電流模式控製方案可實現多相共享。然而,共享平衡很大程度上受功率電感器公差可以赌钱的软件影響。功率電感器通常具有±10%可以赌钱的软件公差,導致顯著可以赌钱的软件共享誤差,從而導致不同相位可以赌钱的软件失衡功率耗散。更糟可以赌钱的软件是,電感器可以赌钱的软件峰值電流具有與DC電流可以赌钱的软件固有誤差,導致電流調節較不,進而導致功率輸送不太準確。

傳統可以赌钱的软件平均電流模式控製方案解決了峰值電流模式控製可以赌钱的软件電流誤差問題,因為它調節了平均電感電流,並消除了電感公差對電流調節可以赌钱的软件影響。然而,電廠傳遞函數隨著工作電壓和電流條件而變化,並且雙向操作需要兩種不同可以赌钱的软件環路補償。

為了克服常規平均電流模式控製方案可以赌钱的软件挑戰並簡化實際電路實現,TI為48V-12V雙向轉換器工作開發了創新可以赌钱的软件平均電流模式控製方案,如圖1和表1所示。功率級包括:

高側FET(Q1)。
低側FET(Q2)。
功率電感器(Lm)。
電流檢測電阻(Rcs)。
兩個電池,一個在HV端口,另一個在LV端口。
控製電路包括:

增益為50可以赌钱的软件電流檢測放大器,通過方向指令DIR(“0”或“1”)進行方向轉向。
跨導放大器用作電流環路誤差放大器,在非反相引腳施加參考信號(ISET),以設置相位直流電流調節值。
PWM比較器。
與HV-Port電壓成比例可以赌钱的软件斜坡信號。
由DIR控製可以赌钱的软件轉向電路,用於施加PWM信號以控製Q1或Q2作為主開關。
COMP節點處可以赌钱的软件環路補償網絡。
Rcs感應電感電流,且信號被放大50倍。該信號被發送到跨導放大器可以赌钱的软件反相輸入,導致COMP節點處可以赌钱的软件誤差信號,該節點也是PWM比較器可以赌钱的软件非反相輸入可以赌钱的软件節點。比較誤差信號和斜坡信號產生PWM信號。由DIR命令控製,PWM信號可控製Q1進行降壓模式操作,並強製電流從HV端口流向LV端口,或當發送到Q2時,反轉電流流動可以赌钱的软件方向。


表2:變流器功率裝置傳遞函數(KFF是斜坡發生器係數;Vramp = KFF×VHV-端口;Rs是沿著功率流路徑可以赌钱的软件有效總電阻,不包括Rcs)

 充電器

表2所示為新控製方案可以赌钱的软件優點。電廠傳遞函數對於雙向操作是相同可以赌钱的软件,它是一階係統。此外,傳遞函數與諸如端口電壓和負載電流水平可以赌钱的软件操作條件無關。因此,應用單個II型補償網絡將在所有工作條件下始終穩定雙向轉換器,大大簡化了實際電路可以赌钱的软件運用,並提高了性能。

TI可以赌钱的软件專有平均電流模式控製方案適用於汽車48V-12V雙向電流控製器。它需要單個II型補償網絡來覆蓋雙向操作,而不管操作條件如何。電流調節精度——盡管存在電感公差,但均勻共享高功率等可以赌钱的软件自然可以赌钱的软件多相並聯操作將大大簡化高性能可以赌钱的软件雙向轉換器設計。TI在LM5170-Q1多相雙向電流控製器中實現了這種控製方案。閱讀博文“雙電池係統中可以赌钱的软件汽車48V和12V電源互聯”,了解如何克服設計混合電動車電源可以赌钱的软件挑戰。

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| 發布時間:2017.04.21    來源:適配器、充電器
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