台达15KW直流快速充电机

1、设计规格概览

小二老习惯,还是从用户和应用角度看下设计。

方案模块化设计,分:

DSP+CPLD的控制板

控制转接板

驱动板

功率电路板

辅助电源

2、功率电路板 

功率电路,采用了三相图腾柱全桥PFC+移相全桥主电路 的拓扑,拓扑可参考文章

新能源汽车OBC电路及芯片 - DSP控制+SiC+模拟

三相PFC整流采用了三桥臂图腾柱,采用的IGBT是Onsemi的FGH40T120 (1200V,40A),PFC的电流采样用的是SNIC的闭环霍尔SCB-50SYH

DCDC采用了移相全桥,移相全桥后的整流采用了Onsemi的RHRG75120 (75A, 1200V, Hyperfast Diode),整流后输出,经过SCB-50SYH进行电流采样,还加了一个捷捷微的三相整流桥SGBJ3516的

2、辅助电源 

整个系统元器件特别多,需要不同电压等级(1.9V/3V/3.3V/5V/12V),隔离的,非隔离的供电;

供电电源还是很复杂 (为了有足够对的隔离电源,辅助输出的直流12V还专门逆变出了一路交流,方便各个子模块通过隔离变压器后整流取电)

辅助电源,市电输入的交流,通过UC2844控制的半桥,输出1路隔离12V电源 (整流及隔离反馈电路未在截图中)

输出的12V又经过SG2525的全桥逆变,输出一路交流12V,供其他模块

3、DSP+CPLD控制板 

DSP采用的是TI C2000的TMS320F28335,控制子板的独立形式

前级PFC和后级DCDC,各用了一颗28335+CPLD的控制板

28335的供电,通过TPS767D301 (增强型产品双路输出、低压降稳压器)输出3.3V和1.9V两路电压,3.3V后接3V LDO当参考电压;

为了防止软件跑飞,外置了看门狗芯片 IMP706;

此外,控制板上还加了一路Intel的CPLD,EPM3064;

4、IGBT驱动板

驱动芯片采用的博通的ACPL333J (输出电流为 2.5Amp 的 IGBT 门驱动光电耦合器)

驱动电路的供电,都是通过对24VAC进行整流,保证隔离;

5、控制转接板

如下是DSP控制板和功率板的转接板,上面有电源,采样,调理,保护,通信等电路,可以看到一左一右分别是2个控制子板

>> 电源部分

辅助电源的12V交流输入,通过2路隔离变压器,全桥整流后接两路LM2596S及MP2307,AMS1117-3.3V,得到多路12V,5V,3.3V电压

>> 采样及保护电路 

PFC部分,霍尔电流传感器采样的电流信号,经过TL084B的调理及后级的电压跟随后,输出给到ADC采样;

电压采样电路也是选用了四通道JEFT输入运放TL084B;

主控芯片的PWM输出是3.3V,经过缓冲器74LS07(5V),HEF4082B(12V),HEF4093B(12V)整形及变压后,给到IGBT的驱动;

(这部分逻辑做的比较复杂,还有部分PWM信号先经过CPLD,有部分直接DSP给出,有兴趣的可以看原理图,一起交流)

PFC过流,母线过压,IGBT的DESAT保护,通过比较器LM239实现;

DC/DC部分电路更复杂,除了运放,缓冲器,触发器,与门,与非门外,还使用了一颗ADI的8通道,16bit的AD7606;

>> 通信电路

一路隔离485通信,隔离通过6N137低速光耦,使用了MAX13486收发器;

一路CAN通信,采用了ISO1050数字隔离CAN通信芯片;

一路隔离UART,采用了6N137低速光耦和SN75LV4737A收发器

6、芯片清单

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