ZHCU930A December   2022  – December 2025

 

  1.   1
  2.   说明
  3.   资源
  4.   特性
  5.   应用
  6.   6
  7. 1系统说明
    1.     8
    2. 1.1 电动汽车充电站设计挑战
      1. 1.1.1 高效继电器和接触器驱动
      2. 1.1.2 接触焊接检测
    3. 1.2 主要系统规格
  8. 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 继电器驱动和焊接检测
    3. 2.3 重点产品
      1. 2.3.1 UCC28742
      2. 2.3.2 DRV8220
      3. 2.3.3 ATL431
      4. 2.3.4 TL431
      5. 2.3.5 TPS55330
      6. 2.3.6 TPS259470
      7. 2.3.7 TL7705A
  9. 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 输出电压纹波波形
        3. 3.3.1.3 启动、关断、备用电源和瞬态响应波形
        4. 3.3.1.4 热性能
      2. 3.3.2 基于 DRV8220 的继电器驱动器
      3. 3.3.3 隔离式线路电压检测
  10. 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
  11. 5作者简介
  12. 6修订历史记录

2.2.2 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。

TIDA-010239 通过螺线管的典型电流波形图 2-3 通过螺线管的典型电流波形

出于安全原因，检测继电器和接触器的输出电压至关重要。触点会因老化和磨损产生电弧，甚至发生永久性熔焊，进而导致闭合故障状态，在系统停机后也会继续为插头供电。为防止这种危险，需在每次继电器断开时对其正常动作状态进行检查。

TIDA-010239 交流熔焊检测方框图图 2-4 交流熔焊检测方框图

TIDA-010239 的熔焊检测电路可对接触器输出端的各相线路及中性线进行实时监测。每相线路均通过安全电容器受到监测。该安全电容器提供也通过高电势测试的隔离式设计。经交流耦合的信号首先经过限压限流处理，再通过 ORing 电路整合后，由单个比较器进行监测。在接触器前端的市电输入侧，X 类与 Y 类安全电容器为充电器的隔离接地端提供了回电网的电流通路。

如果继电器发生熔焊，或其输出端存在电压，比较器会通过峰值检测电路向 MCU 的故障检测输入端发送高电平逻辑信号。

TIDA-010239 交流焊接检测电路图 2-5 交流焊接检测电路

本设计的熔焊检测功能由 TLV7021 比较器实现。TLV701x 和 TLV702x 器件支持微功耗工作和轨到轨输入，其传播延迟仅为 260ns，静态电源电流仅为 5µA。这种高速与低功耗的平衡特性，可使系统在快速检测故障的同时最大限度降低能耗。

内置迟滞特性及输出相位反转抗扰度，可确保电路在恶劣环境下对慢速或畸变信号进行监测时，实现稳定且抗干扰的运行。TLV7021 具备开漏输出级，是电平转换和灵活系统集成的理想选择。如果需要推挽输出，可替换为 TLV701x 器件。

比较器的参考电压由 TL431 精密可编程基准源生成，本设计中将其配置为 200mV。可根据环境条件及系统噪声水平，将参考电压调至更高值（例如 5V），以提升抗干扰能力并避免误触发。