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MCU改善DC/DC变压器输出在混动/电动汽车上的应用

中野正博?? Cypress?? 2015年06月10日 ?? 收藏0

数字化的优势

为了更好地了解MCU如何影响数字DC/DC变压器的运行和功能,让我们以Spansion MB91550为例。这款MCU能够同时实现两个控制环,一个用于控制输出电压,另一个用于控制电流(见图2)。这个以200MHz时钟频率运行的MCU能够生成一个精准的PWM波形,而这是保持精准控制的关键所在。通过PWM转化输出的周期进行相位调整能够对其进行功率因数校正(PFC)。另外,此款MCU还符合ISO26262定义的功能安全要求。

图 2: 在斜率补偿单元和比较器的协助下, MB91550 单片机可以控制数字直流/直流变压器,从而搭建一个高效的系统。
图 2: 在斜率补偿单元和比较器的协助下, MB91550 单片机可以控制数字直流/直流变压器,从而搭建一个高效的系统。

图 2: 在斜率补偿单元和比较器的协助下, MB91550 单片机可以控制数字直流/直流变压器,从而搭建一个高效的系统。
注释

让我们仔细研究一下整个过程。一个12位A/D转换器对电压进行数字化处理,然后,一个配有FPU的32位CPU设定一个比较器参考值和一个斜率补偿值,目的是将电压降至目标电压(见图3)。这个斜率补偿值通过一个10位D/A转换器被发送到电流反馈环的斜率补偿单元。经过CPU处理后,电流进入一个比较器,后者检查其与预先设定的参考值的偏离。转换器根据匹配结果调整当前转换周期的PWM输出的工作周期。如果电流大于上述参考值,则表示发生了过流情况,MCU将切换至“off”状态,同时修正被控制的PWM输出。

图3: 比较器比较电感电流和参考值,以便确定如何修改PWM输出参数,以提供稳定的电压。
图3: 比较器比较电感电流和参考值,以便确定如何修改PWM输出参数,以提供稳定的电压。

图3: 比较器比较电感电流和参考值,以便确定如何修改PWM输出参数,以提供稳定的电压。
注释

斜率补偿电路和专用比较器让MCU能够控制DC/DC变压器的PWM工作周期,而且无需等待下一个工作周期。这是MCU的一大优势:转换器能够响应实际电动机负载的快速波动,并检测目标系统的电流和电压。PWM输出电路支持一个发电机空载计时器和用于波形控制的相移功能(见图4)。

图4: 此图为一个相移——全桥DC/DC转换器电路
图4: 此图为一个相移——全桥DC/DC转换器电路

图4: 此图为一个相移——全桥DC/DC转换器电路
注释

下一页:车用MCU应用展望


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MCU? DC/DC转换器? 微控制器?

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