AC/DC电源模块

接下来我们来看一下充电控制单元里面的AC/DC变化模块。 AC/DC变化模块是将输入的交流电转化为输出可调的直流电， 并给动力电池充电。 它是整个充电桩的核心部件。 不管是直流桩还是交流桩， 都含有AC/DC变化模块。 对直流桩来说，AC/DC变化模块是装在充电机里的， 非车载的，一般叫做电源模块。 对交流桩来说，AC/DC变化模块是装在车子上的， 一般叫做车载充电机OPC。 首先我们来看一下直流桩的电源模块。 我们看左上角这个图，这个就是一个电源模块。 它一般的输入电压是380伏的交流电， 输入范围为323伏到475伏， 输出是200伏到700伏。 那么这里输出的电压是可调的。 不同厂家的动力电池要求的电压是不一样的。 比如说像200伏到400伏一般是供给私家车用， 700伏这样的高压一般是供给电动大巴、 电动公交车等大型车辆。 DI模块的功率一般有7.5千瓦、15千瓦、25千瓦几个规格。 那么其中7.5千瓦一般用的上一代的充电桩模块。 目前大家采用的是15千瓦的比较多。 各个厂家也正在积极研发25千瓦的模块。 那我们看右边这一个图，它是一个直流充电桩， 里面我们可以看到有很多个电源模块。 如果这个桩子是120千瓦的桩子， 而且配的是15千瓦的模块的话， 那也就是说，这个桩要配八个电源模块。 电源模块的效率一般都做得比较高， 能达到95%左右， PF值一般能大于0.99。 而且它对输出的电压电流的精度有一定的要求， 比如像输出的电压精度要求小于+/-0.3%。 那我们看中间这个图，是电源模块的一个简化图。 从这个图我们可以看到，它输入的是一个三向的交流电，380伏。 经过前面的AC-DC变化， 转化为电压固定的直流电，并通过后节的DC-DC环节，转化为 输出可调的直流电源。 那么前面的AC-DC环节一般采用维也纳的拓扑结构比较多。 它是一种三电瓶的PFC电路， 输出电压为+400伏、0伏和-400伏。 后节的DC-DC环节一般采用LLC的拓扑结构比较多。 结构的话，那后节的LLC一般采用三项的LLC， 或者是两个LLC并起来。 针对电源模块，我们有两套方案建议大家使用。 一是主控采用28033两颗， 然后电流采用AMC1200加上电阻采样。 3224主控采用一颗28062加上一颗28031， 电流采用Hall加上LM258运放。 那么这两种方案的最主要的区别就是前面的维也纳的控制。 前面方案一的话，它维也纳采用的是28033作为主控； 方案二的维也纳的控制采用的是28062。 那么28062和28033这两个芯片最主要的区别是： 28033是定点的，主频只有60兆； 而后面的28062是浮点的运算器， 主频有90兆。 方案一适用于维也纳采用SP（听不清）控制； 方案二适用于维也纳采用矢量控制。 我们来看看它详细的框图。 从这个框图可以看出，整个电源模块是采用全数字控制的。 两颗C2000芯片分别控制前面的PFC环节和后面的DC-DC LLC环节。 前面的PFC环节需要采输入的电压电流。 那么电流采样我们建议一种方式是采用AMC1200加上电阻来采， 那么另外一种方案是Hall加上一般的运放LM258来采。 那输出的PFC这块有六个模式管， 输出的驱动一般采用UCC27524加上驱动变压器， 或者是UCC21520作为直接驱动。 那么电压电流的保护采用LM2903作为外围的硬件保护电路， 并且接到C2000的TC管脚上。 那TC管脚是一个驱补管脚， 它能够在50个纳秒以内关掉PWM的输出， 有效地保护功率管 、模式管。 那么LLC也是采用一颗C2000芯片来控制， 需要采输出的电压电流， 而且LLC这一节是对外的，因此它有一个CAN通讯。 如果是采用隔离的CAN的话，那建议采用ISO1050； 如果不隔离，建议采用SN65HVD1050。 两颗芯片我们都建议采用TPS3823作为复位芯片。 下面是两个板子的辅助电源， 那都是从直流母线上来取电。 AC转DC部分我们建议采用UCC28740， 两颗C2000芯片之间的通讯采用SPI通讯， 并且需要隔离，因为两个板子的电是不供在一起的。 那我们建议用ISO7342作为隔离芯片。 接下来我们再来看一下交流桩的车载充电机。 车载充电机它的功率一般比较小， 一般有2.2千瓦、3.3千瓦和6.6千瓦几个规格。 因此它采用的也是单向的交流电输入。 那么我们看中间这个图就可以看到， 它是从交流桩上取到220伏的交流电， 然后经过前节的AC-DC环节， 变成电压固定的直流电； 然后经过后节的DC-DC环节， 变成输出可调的直流电接到动力电池上。 车载充电机的效率一般能做到94%左右， 然后输出的电压也是120伏到430伏可调的。 那么在这个地方，车载充电机它的终端应用分为两大部分： 一个是高速车，一个是低速车。 高速车也就是说可以在市面上可以跑的、能上牌照的车子， 它的电压的范围一般比较高， 比如像240伏、320伏、430伏等等。 那么还有一种是小型的四轮车、低速车， 它的电压范围相对来比较小，比如像80伏、120伏、160伏等等。 那么今天我们要讲的主要是高速车。 针对车载充电机我们也有两种方案可供选择： 一种是全数字控制，用28069作为主控芯片； 第二种是半数字控制，采用28031控制LLC部分， 采用模拟的UC2854作为PFC的控制。 那么这两种方案的特点是： 方案一是高效，效率较高，纹波较小， 但是它对主控芯片要求性能更高的MCU，比如像2806x和2807x。 那么分别看两种方案。 首先看第一种方案。我们可以看到，这个地方是 一个28069 C2000芯片完成整个的PFC和LLC的控制， 并且是放在缘边侧的。 同样的，它也需要采输入的电压、电流、直流母线电压、输出的电压。 那么由于主控芯片是放在缘边侧的， 因此，输出的电压电流采样必须采用隔离的方式。 那我们建议用AMC1200作为隔离。 外围的硬件保护采用LM2903比较器， 接到TC管脚上作为外部的硬件保护。 车载充电机必须要有一个隔离的CAN通讯， 因此建议用ISO1050。 电压、电流的采样方式也比较多。 针对电流采样我们可以推荐 用Hall加LM258，或者是MC100加上电阻。 下面是辅助源，同样也是从直流母线上取电。 我们再看一下方案二。 方案二和方案一的主要区别刚才说了，是在PFC这一侧。 那么方案二是采用UCC2854来作为PFC的控制 。 那么方案二的优点是， 28031这一颗主控芯片主要控制LLC侧， 因此它的调试相对会比较简单。 同样的，28031是放在缘边侧。 输出侧也需要进行用AMC1200作为电压电流采样的一个隔离。