ZHCU930 December   2022

 

  1.   说明
  2.   资源
  3.   特性
  4.   应用
  5.   5
  6. 1系统说明
    1.     7
    2. 1.1 电动汽车充电站设计挑战
      1. 1.1.1 符合 SAE J1772 或等效标准的电动汽车充电站
      2. 1.1.2 交流和直流泄漏、残余电流检测 (RCD)
      3. 1.1.3 高效继电器和接触器驱动
      4. 1.1.4 接触焊接检测
    3. 1.2 关键系统规格
  7. 2系统概述
    1. 2.1 方框图
    2. 2.2 设计注意事项
      1. 2.2.1 隔离式交流/直流电源设计
        1. 2.2.1.1  输入大容量电容及其最小电压
        2. 2.2.1.2  变压器匝数比、初级电感和初级峰值电流
        3. 2.2.1.3  变压器参数计算：初级和次级 RMS 电流
        4. 2.2.1.4  主开关功率 MOSFET 选择
        5. 2.2.1.5  整流二极管选型
        6. 2.2.1.6  输出电容器选型
        7. 2.2.1.7  VDD 引脚上的电容
        8. 2.2.1.8  开环电压调节与引脚电阻分压器、线路补偿电阻间的关系
        9. 2.2.1.9  反馈元件
        10. 2.2.1.10 备用电源
        11. 2.2.1.11 超级电容器选型
        12. 2.2.1.12 超级电容器充电器设计
      2. 2.2.2 控制引导信号接口
        1. 2.2.2.1 J1772 占空比
          1. 2.2.2.1.1 控制引导信号状态
          2. 2.2.2.1.2 控制引导信号电路
      3. 2.2.3 继电器驱动和焊接检测
      4. 2.2.4 剩余电流检测
        1. 2.2.4.1 自振电路
          1.        37
        2. 2.2.4.2 DRV8220 H 桥
        3. 2.2.4.3 饱和检测电路
        4. 2.2.4.4 由 DFF 控制的 H 桥
        5. 2.2.4.5 滤波器级
        6. 2.2.4.6 差分至单端转换器
        7. 2.2.4.7 低通滤波器
        8. 2.2.4.8 全波整流器
        9. 2.2.4.9 MCU 选择
    3. 2.3 重点产品
      1. 2.3.1  UCC28742
      2. 2.3.2  TLV1805
      3. 2.3.3  DRV8220
      4. 2.3.4  ISO1212
      5. 2.3.5  ADC122S051
      6. 2.3.6  TPS7A39
      7. 2.3.7  TPS7A20
      8. 2.3.8  ATL431
      9. 2.3.9  TL431
      10. 2.3.10 TPS563210A
      11. 2.3.11 TPS55330
      12. 2.3.12 TPS259470
      13. 2.3.13 TL7705A
  8. 3硬件、测试要求和测试结果
    1. 3.1 硬件要求
    2. 3.2 测试要求
      1. 3.2.1 电源测试设置
      2. 3.2.2 焊接检测测试设置
    3. 3.3 测试结果
      1. 3.3.1 基于 UCC28742 的隔离式交流/直流电源
        1. 3.3.1.1 效率和输出电压交叉调节
        2. 3.3.1.2 TPS563210 的效率和输出电压调节
        3. 3.3.1.3 输出电压纹波波形
        4. 3.3.1.4 启动、关断、备用电源和瞬态响应波形
        5. 3.3.1.5 热性能
      2. 3.3.2 基于 TLV1805 的控制引导界面
        1. 3.3.2.1 TLV1805 输出上升和下降时间
        2. 3.3.2.2 不同状态下的控制引导信号电压精度
      3. 3.3.3 基于 DRV8220 的继电器和插头锁定驱动器
      4. 3.3.4 基于 ISO1212 的隔离式线路电压检测
  9. 4设计和文档支持
    1. 4.1 设计文件
      1. 4.1.1 原理图
      2. 4.1.2 物料清单
    2. 4.2 文档支持
    3. 4.3 支持资源
    4. 4.4 商标
  10. 5作者简介

2.2.1 隔离式交流/直流电源设计

隔离式交流/直流功率级是基于 UCC28742 器件的多路输出绕组反激级。UCC28742 控制器使用光耦合器来提供恒压 (CV)，从而改善对大型负载阶跃的瞬态响应。恒流 (CC) 调节通过初级侧调节 (PSR) 技术来实现。此器件处理光耦合反馈信息和来自辅助反激式绕组的信息，以实现对输出电压和电流的精准控制并保持高性能。图 2-2 显示了电源设计的系统方框图，设计参数如表 2-1 所示。

这些是电源的主要元件：

  • 具有同步整流功能的三相输入反激式电路提供三个电压：12V（电源）和 ±14V（低功耗）
  • 两个降压转换器（基于 TPS563210）、一个双路 LDO (TPS7A3901) 和另一个 LDO (TPS7A2018) 从反激式器件获取电源，并进一步提供 5V、3.3V、1.8V 和 ±12V 电压
  • 两个超级电容器（每个 2.5μF）串联，并通过 120mA 恒流线性稳压器进行充电，从而将充电电压设置为 7.8V
  • 在主电源缺失时，TPS55330 升压转换器会立即提供所有电压
  • 另一个 12V 输入端口具有过流和反极性保护，并由电子保险丝 TPS259470 进行管理，在调试期间非常有用。这样一来，无需单相或三相高压输入，即可为整个系统供电
  • 反相降压/升压转换器在储能放电期间为双路 LDO 生成 ±14V 电压，并从稳压 5V 电源轨获取电源
图 2-2 隔离式交流/直流电源方框图
表 2-1 设计参数
参数 注意事项和条件 最小值 标称值 最大值 单位
输入特性
输入电压 VIN 85 115、230 460 VRMS
最大输入电流 VIN = VIN(min)，IOUT = IOUT(max) 0.8 ARMS
线路频率 47 60、50 63 Hz
所需的大容量电容器电压 VBULK(desired) 85 V
无负载输入功耗 VIN(min) ≤ VIN≤ VIN(max)，IOUT = 0A 500 mW
输出特性
输出电压 VOUT VIN(min) ≤ VIN≤ VIN(max) 11.4 12 12.6 V
输出电流 IOUT1 2.2 A
输出电压，VOUT2 VIN(min) ≤ VIN≤ VIN(max) 10.5 12 12.1 V
输出电流 IOUT2 0.1 A
输出电压 VOUT3 VIN(min) ≤ VIN≤ VIN(max) -10.5 –12 -12.1 V
输出电流 IOUT3 0.1 A
总输出功率 POUT 28.8 W
输出电压调节 线路调节：VIN(min) ≤ VIN ≤ VIN(max)，
IOUT1 ≤ IOUT1(max)		 0.1%
负载调节：0A ≤ IOUT1 ≤ IOUT1(max) 0.2%
输出电压纹波 VIN(min) ≤ VIN≤ VIN(max)，
0A ≤ IOUT1≤ IOUT1(max)		 100 mVpp
总输出过流 IOCC VIN(min) ≤ VIN≤ VIN(max) 2.4 A
最小输出电压，CC 模式 VIN(min) ≤ VIN≤ VIN(max)，IOUT = IOCC 5 V
欠压保护 IOUT = IOUT(max) 49.9 55.9 61.8 VRMS
瞬态响应过冲 IOUT = IOUT(max) 至 0A 负载瞬态 0.2 V
瞬态响应时间 IOUT = IOUT(max) 至 0A 负载瞬态 5 ms
系统特性
开关频率 fSW 1.2 40 kHz
平均效率 标称输入电压为 25%、50%、75% 和 100% 负载均值 84.8 85.5 86.2 %
工作温度 25 °C