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

2.2.3 继电器驱动和焊接检测

EVSE 的主要功能是可靠地控制在市电电压下流向电动汽车的大电流。在正常使用情况下，继电器或接触器必须保持合上数小时，才能为车辆充满电；但是，由于安全问题，继电器不能焊接。如果控制系统发生故障，继电器必须断开。这些高电流继电器或接触器通常会作为电感负载消耗几十到几百毫安，需要特定的驱动架构。

由于继电器或接触器需要保持供电的时间，因此高效驱动器件优于典型的达林顿阵列，甚至是分立式晶体管配置。因此，该设计中选择了 DRV8220 电流控制器来驱动继电器或接触器。DRV8220 器件旨在通过良好受控的波形来调节电流，从而降低功率损耗。

继电器和接触器使用机电螺线管进行操作。当 EN 引脚电压被外部驱动器或内部上拉电阻拉高时，便开始激活。在 EN 引脚被驱动至 GND 后，DRV8220 器件允许螺线管电流衰减至零。螺线管电流会快速斜升，确保正常端口继电器或接触器。最初上升后，螺线管电流将保持峰值以维持正常运行；此后，电流会降至较低的保持水平，以避免过热问题并降低功率损耗。

GUID-AE250044-86F5-4656-894A-B353DD5788A5-low.gif图 2-4 通过螺线管的典型电流波形

出于安全原因，检测主继电器的输出电压至关重要。触点可能会出现电弧并熔合在一起，即使触点未启用，也能为插头供电。检查操作是否已正确完成至关重要，并且每次打开继电器时都必须进行检查。为了实施此检查，这里使用了 ISO1212 完全集成的隔离式数字输入接收器来检测线路电压。

ISO1212 器件的输出（OUT1 和 OUT2）是 GPIO 电平直流信号，当存在电压时为高电平，并直接馈入 MCU 以进行故障检测。对于此参考设计，高阈值和低阈值分别设置为 125VRMS 和 121VRMS。图 2-5 所示为完整电路。要进一步了解使用 ISO1212 进行交流和直流检测，请参阅用于 9V 至 300V 直流和交流电压检测的 ISO121x 阈值计算器。

图 2-5 交流焊接检测电路