车载充电器的实时 MCU 的可扩展产品组合

OBC 的范围包括适用于插电式混合动力电动汽车的 3.3kW 和适用于电动汽车的 6.6kW 至 22kW 等。适用于 3.3kW 至 6.6kW OBC 的常用架构包括图腾柱 PFC 和 CLLLC。表 1 列出了基于系统架构的各种实时 MCU 选择以及集成选项。

对于 11kW 及更高的 OBC，一种方法是堆叠三个 3.6kW 充电器（在拓扑结构上类似于 3.3kW 充电器）；这称为模块化 OBC 方法。还可以通过堆叠 11kW 充电器或通过并联或选择不同的场效应晶体管 (FET) 来设计额外的 22kW 充电器。另一种实现 11kW 的方法是使用三相 PFC 前端（单相运行时有一定的降额）。

OEM 选择的方法可能因地理区域而异。例如，在美国，单相很常见，因此模块化方法比较常用。在欧洲或亚洲，三相更常见，三相 PFC 可以提供更高的密度和更低的成本，因为系统需要的功率器件和开关较少。为解决这一广泛的功率级别，需寻找一个可扩展的控制器产品组合，不仅可以处理高级拓扑控制，还可以实现集成。C2000 MCU 产品组合 (表 3)，其范围包括低端到中高端器件，可支持 表 1 和 表 2 中的系统实现选项。

在模块化方法（堆叠三个单相充电器以达到 11kW）中，每个模块的设计功率为 3.6kW，使用单相交流输入，通常有单相 PFC 级和直流/直流级 (图 5)。高压和低压直流/直流转换器一端连接高压电池，另一端连接 12V 电池。由于系统中存在多个隔离平面，因此可以为每个相位设计一个单控制器，使用独立控制器（使用 F280049）或单控制器（如 F28388）控制 OBC 的所有三个级。F280025 还可以控制高压转低压直流/直流转换器，因为该控制器提供了必要的高级模拟集成来控制相移全桥功率级。

如果功率级不是模块化的，您可以使用单控制器来控制整个系统。图 6 显示一个这样的示例，使用 T 型三相 PFC 和交错双有源电桥 (DAB) 转换器来实现 OBC。（表 2 列出了该系统的几种 MCU 选择。）C2000 实时 MCU 系列中的 F28388D 器件可以控制系统中的所有电力电子器件。随着 OEM 对这些系统进行优化，诸如“一个盒子”之类的概念变得越来越流行，其中 OBC 和高压转低压直流/直流转换器封装在同一个外壳中。“一个盒子”概念通过使用多端口转换器在 OBC 直流/直流级和高压转低压直流/直流转换器之间共享直流/直流级，提供了更多选择。

既然单控制器可控制所有级，进一步的优化就成为可能。图 7 显示使用多端口转换器的效果，可将所需的开关/高压 FET 的数量减少 16%。