AC/DC电源模块

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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。
课程介绍 共计7课时,48分23秒

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