HEV/EV OBC 和直流/直流转换器

缩短充电时间,设计更小、更高效且符合安全标准的车载充电系统和直流/直流转换器

随着电动汽车 (EV) 架构的发展,车载充电器和直流/直流转换器正在从分立式电子控制单元 (ECU) 设计转变为机械或电气集成式架构设计。这些高级架构需要实时数字控制器来实现复杂的电源拓扑。我们的实时微控制器 (MCU) 可与隔离式栅极驱动器、辅助电源和检测技术相结合,从而快速、高效地给电动汽车充电,并实现高压到低压直流/直流转换。

为何选择 TI 来实现车载充电器和直流/直流转换器系统?

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实现高级特性和架构

借助我们广泛的实时 MCU 和模拟技术产品系列,实现双向功率流和集成动力总成系统等高级特性,从而实现更高的功率级别。

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在减小系统尺寸的同时提高功率密度

我们的电源管理器件即使在非常先进的拓扑中也能实现更高的开关频率,从而提高功率密度。

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提高安全性和可靠性

借助 TI 符合功能安全标准和 TI 支持功能安全的器件、可用文档和我们安全专家的建议,高效地获得 ISO 26262 认证。

使能技术

实时控制 MCU

实时控制的进步提高了处理能力并扩展了传感和驱动性能,从而提高了精度和效率,使车辆变得更经济实用。

优势包括:

  • 减小了尺寸和重量:低延迟控制环路和高分辨率 PWM 可实现更高的开关频率,从而减小无源器件和磁性元件的物理尺寸和重量。
  • 提高了功率密度和效率:充分利用需要 100kHz 至 1MHz 开关频率的宽带隙 (WBG) 氮化镓和碳化硅半导体的优势。
  • 系统集成以降低成本:内核和外设可实现高级电源拓扑,并支持在单个 MCU 上集成多个电源转换。
资源
具有 CCM 图腾柱 PFC 和 CLLLC 直流/直流转换器的 7.4kW 车载充电器参考设计
这种双向 OBC 参考设计包含一个交错的连续传导模式图腾柱无桥功率因数校正功率级,后跟一个由实时控制 MCU 控制的 CLLLC 直流/直流功率级。
白皮书
使用 C2000™ 实时 MCU 实现高效 率和 EV 动力总成子系统集成 (Rev. A)
本文讨论车载充电器和高压转低压直流/直流转换器的常见控制挑战,以及 C2000™ 实时 MCU 在这些子系统中的优势。 
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技术文章
How MCUs can unlock the full potential of electrification designs
了解高性能实时 MCU 如何帮助减小电机的尺寸和重量,从而延长续航里程并让电动汽车 (EV) 更加经济实惠。
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实现MCU的特色产品
TMS320F280039C-Q1 正在供货 具有 CLA、CLB、AES 和 CAN-FD 的汽车级 C2000™32位 MCU 120MHz 384KB 闪存、FPU 和 TMU
TMS320F28386D-Q1 正在供货 具有连接管理器、2x C28x+CLA CPU、1.5MB 闪存、FPU64、CLB、以太网的汽车类 C2000™ 32 位 MCU
AM2634-Q1 正在供货 具有实时控制和安全功能且频率高达 400MHz 的汽车级四核 Arm® Cortex®-R5F MCU

隔离式栅极驱动器

栅极驱动器在输入和输出之间提供电隔离,并驱动基于绝缘栅双极晶体管、硅或碳化硅的功率因数校正级。

优势包括:

  • 提高了系统级效率:尽可能减少了开关和导通损耗(包括导通和关断能量)。
  • 减小了总体系统尺寸和重量:增加的开关频率可显著减少总体系统的磁性元件数和重量;而与单通道选项相比,双通道驱动器实施方案可减小总体印刷电路板面积和物料清单。
  • 系统可靠性:电隔离和高共模瞬态抗扰度可提高系统对瞬态和噪声的适应能力。
应用手册
使用逻辑和转换器件优化板载和无线充电器系统 (Rev. A)
本应用手册针对车载充电器系统中实现高效电源转换的常见设计挑战,提供了可使用逻辑和转换器件进行解决的示例解决方案。
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白皮书
A High-Performance, Integrated Powertrain Solution: The Key to EV Adoption (Rev. A)
本文探讨了使用集成式动力总成解决方案通过电力电子技术加快 EV 普及的优势,重点介绍了宽带隙半导体开关和隔离式栅极驱动器的实施。
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白皮书
Meeting the demand for more efficient and powerful onboard chargers (Rev. A)
本白皮书讨论了支持高功率、较高功率密度和效率的高级拓扑。
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实现隔离式栅极驱动器。的特色产品
UCC21530-Q1 正在供货 具有用于 IGBT/SiC 的 EN 和 DT 引脚的汽车类 4A/6A、5.7kVRMS 隔离式双通道栅极驱动器
UCC5350-Q1 正在供货 适用于 IGBT/SiC 且具有米勒钳位或分离输出的汽车类 ±5A 单通道隔离式栅极驱动器
UCC21222-Q1 正在供货 具有禁用可编程死区时间和 8V UVLO 的汽车类 3.0kVrms 4A/6A 双通道隔离式栅极驱动器

合适的辅助电源解决方案

在提高功率密度和效率的同时优化成本,以满足您的系统要求。从辅助电源产品系列中进行选择,此产品系列具有集成式场效应晶体管 (FET) 和磁性元件、集成式 FET 和外部磁性元件,或者外部 FET 和外部磁性元件。

优势包括:

  • 尺寸小、具有较高功率密度和效率、共模瞬态抗扰度 >150V/ns 且具有低电磁干扰。
  • 简化的功能安全,符合国际标准化组织 26262 标准,并具有系统级诊断和保护功能。
  • 通过高负载调节精度和热性能保护了电源模块。
白皮书
Power Through the Isolation Barrier: The Landscape of Isolated DC/DC Bias Power (Rev. A)
本文探讨了通过隔离栅传输信号和电力的各种隔离式直流/直流辅助电源。
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应用手册
UCC14240-Q1 简化了隔离式栅极驱动器的 HEV、EV 偏置电 源设计
本应用报告介绍了将 UCC14240-Q1 用于隔离式栅极驱动器辅助电源应用的优势。本文档的重点是汽车应用和完全集成式辅助电源解决方案的易用性。
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白皮书
利用可靠且性价比高的隔离技术应对高电压设计挑战。 (Rev. C)
本文概述电隔离,解释高压系统的常用隔离方法,并展示德州仪器 (TI) 隔离集成电路 (IC) 如何帮助设计人员满足隔离需求。
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实现辅助电源的特色产品
SN6501-Q1 正在供货 适用于隔离电源的汽车类低噪声、350mA、410kHz 变压器驱动器
UCC25800-Q1 正在供货 用于隔离式偏置电源的超低 EMI 变压器驱动器
LM25118-Q1 正在供货 符合 AEC-Q100 标准的 3V 至 42V 宽输入电压、电流模式非同步降压/升压控制器

电压和电流检测

通过高共模瞬态抗扰度和工作电压实现精确的低延迟电流和电压测量,从而提高车载充电系统的系统效率、可靠性和性能。

优势包括:

  • 电容隔离,可提高安全性并降低系统成本。
  • 高带宽可实现更快的控制和反应时间,从而实现更高的系统可靠性和更佳的性能。
  • 更简单的设计复杂性,无需外部保护。
模拟设计期刊
隔离式电流感应的设计注意事项
本文探讨选择隔离式放大器时的设计注意事项,例如隔离规格、如何为高侧供电以及选择输入电压范围。
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应用简报
Accuracy Comparison of Isolated Shunt and Closed-Loop Current Sensing
本文档比较了基于分流器与基于磁体的隔离式检测,以实现车载充电器、直流充电(桩)站、电源转换系统和电机驱动器等应用的隔离式电流检测。
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实现感应的特色产品
AMC3302-Q1 正在供货 具有内部时钟的汽车类 ±50mV 输入、精密电流检测增强型隔离式放大器直流/直流
TMCS1100-Q1 正在供货 符合 AEC-Q100 标准且具有外部基准的 ±600V 隔离式精密电流传感器
INA225-Q1 正在供货 具有四个引脚可选增益设置的 AEC-Q100、36V 双向电流检测放大器

设计效率

设计紧凑高效的电磁干扰 (EMI) 输入滤波器对于实现电气化的全部优势至关重要。与纯无源设计相比,有源 EMI 滤波器 IC 可减少磁性元件数量和整体滤波器尺寸。

优势包括:

  • 系统集成更简单:得益于尺寸更紧凑的更小巧封装。
  • 降低元件功耗:实现更好的热管理、更高的效率、更长的元件寿命和更高的系统级可靠性。
  • 降低元件重量:提供更好的机械稳健性和更高的性能。
  • 提升高频性能:较小尺寸的扼流圈具有较低的寄生绕组间电容,可改善高频下的滤波器衰减。
白皮书
有源 EMI 滤波器 IC 如何在单相和三相电源系统中减轻共模发射并提高功率密度
本技术白皮书介绍了 3.3kW 功率因数校正 (PFC) 交流/直流稳压器的测量结果,展现了在降低 EMI 和节省布板空间方面的优势。
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技术文章
独立式有源 EMI 滤波器 IC 如何缩小共模滤波器尺寸
本文讨论了空间受限型应用如何使用有源电源滤波器集成电路减小磁性元件的尺寸和滤波器的总尺寸。
视频
单相和三相有源 EMI 滤波器 IC 可降低共模 EMI、节省空间并降低成本
了解与传统无源滤波器设计相比,我们用于共模噪声消除的独立式 AEF 产品系列如何有效地缩减单相和三相系统的尺寸、重量和成本。
实现有源 EMI 滤波器的特色产品
TPSF12C1-Q1 正在供货 适用于单相系统的汽车共模有源 EMI 滤波器 (AEF)
TPSF12C3-Q1 正在供货 适用于三相系统的汽车共模有源 EMI 滤波器 (AEF)

与HEV/EV OBC 和直流/直流转换器相关的参考设计

使用我们的参考设计选择工具,找到最适合您应用和参数的设计。

精选产品

C2000 实时微控制器 TMS320F280037C-Q1 正在供货 具有 CLA、CLB、AES 和 CAN-FD 的汽车类 C2000™ 32 位 MCU 120MHz 256KB 闪存、FPU 和 TMU
隔离式栅极驱动器 UCC21530-Q1 正在供货 具有用于 IGBT/SiC 的 EN 和 DT 引脚的汽车类 4A/6A、5.7kVRMS 隔离式双通道栅极驱动器
新产品 霍尔效应电流传感器 TMCS1123 正在供货 ±1300V reinforced isolation, 80Arms 250kHz Hall-effect current sensor with AFR, reference and ALERT
隔离式放大器 AMC1311-Q1 正在供货 汽车类 2V 输入、精密电压检测增强型隔离式放大器
隔离式电源模块(集成变压器) UCC14240-Q1 正在供货 汽车类 2.0W、24Vin、25Vout、高密度、> 3kVRMS、隔离式直流/直流模块
电源滤波器 IC TPSF12C3-Q1 正在供货 适用于三相系统的汽车共模有源 EMI 滤波器 (AEF)
28 APR 2021 | 公司博客
Integrating powertrain systems into a compact mechanical enclosure can lead to more affordable, more efficient electric vehicles (EVs)
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技术资源

白皮书
白皮书
Meeting the demand for more efficient and powerful onboard chargers (Rev. A)
本白皮书讨论了支持高功率、较高功率密度和效率的高级拓扑。
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白皮书
白皮书
使用 C2000™ 实时 MCU 实现高效 率和 EV 动力总成子系统集成 (Rev. A)
本文档讨论车载充电器和高压转低压直流/直流转换器的常见控制挑战,以及 C2000™ 实时微控制器在这些子系统中的优势。
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白皮书
白皮书
掌管电动汽车 – 从车辆的角度和电网的角度 (Rev. A)
本文档讨论了车载充电器、它们的工作原理以及充电站如何与车载充电器和 EV BMS 进行交互,以及各种电源架构实施方案。
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