基于CPLD的移相全橋軟開(kāi)關(guān)電源數字控制器

　　2.5外部接口

　　本文設計的數字控制器外部接口包括外部控制I/O接口和外部通訊接口。

　　利用DSP內部的I/O口來(lái)實(shí)現外圍的附加控制功能，如：指示燈顯示、主電路的緩起控制、輸出接觸器的控制、散熱風(fēng)扇的開(kāi)關(guān)控制等；

　　外部通訊接口包括CAN總線(xiàn)接口和RS232接口。CAN總線(xiàn)接口可滿(mǎn)足遠距離數據傳輸要求，RS232接口可與人機設備接口。

　　外部CAN總線(xiàn)通訊接口采用TMS320LF2407A芯片的CAN 控制器接口，利用用82C250作為CAN驅動(dòng)芯片和外部設備通訊。CAN驅動(dòng)芯片82C250單獨供電，通過(guò)光耦將DSP內部CAN控制器的引腳CANRX和CANTX和驅動(dòng)芯片82C250隔離，以減少數字信號對CPU的干擾。

　　RS232通訊接口利用TMS320LF2407A芯片包含的串行通信接口SCI模塊，它支持CPU與其他使用標準格式的異步外設之間的數字通訊。SCI接收器和發(fā)送器是雙緩沖的，每一個(gè)都有它自己?jiǎn)为毜氖鼓芪缓椭袛鄻酥疚?。兩者都可以獨立工作，或者在全雙工的方式下同時(shí)工作。本文設計中，CPU的SCI模塊引腳SCIRX和SCITX通過(guò)光耦隔離后和RS232串口驅動(dòng)芯片MAX232相連接，MAX232的輸出采用3線(xiàn)傳送方式，信號通過(guò)高速光耦隔離后與外部設備連接。

　　3．數字化充電電源應用試驗

　　近年來(lái)，國內電動(dòng)車(chē)相關(guān)技術(shù)迅速發(fā)展，如何解決動(dòng)力電池的快速而方便充電問(wèn)題，成為電動(dòng)車(chē)產(chǎn)業(yè)化鏈中非常重要的一環(huán)。而本文設計的數字控制器能很好的適應數字化充電電源對控制器的要求，并進(jìn)行了應用試驗。

　　采用本文設計的數字化控制器的數字化充電電源主電路拓撲如下圖5所示。

　　主電路開(kāi)關(guān)器件采用IXYS公司的新型功率型MOSFET器件IXFN44N80（44A，800V，有續流二極管），輸出整流二極管采用DESI2*61-10B（60A、1000V快恢復二極管），輸出濾波電感1mH，諧振電容0.022μF，電路工作頻率fs＝80kHz，死區時(shí)間1μs。

　　圖5 主電路拓撲

　　數字化充電電源通過(guò)CAN2.0協(xié)議與動(dòng)力電池組的BMS（電池管理系統）通訊，采集電池的相關(guān)數據（電池電壓、電池溫度、電池充電狀態(tài)等），為充電管理提供參考數值；通過(guò)RS232協(xié)議與計算機通訊，記錄相關(guān)數據。試驗框圖如下圖6所示。

　　圖6 試驗框圖

　　試驗中充電方法采用典型的電池三階段恒流方式，數字化充電電源輸入為三相交流電，輸出直流電壓范圍300V～720V，輸出電流范圍0～30A。

　　圖7 電池充電試驗曲線(xiàn)

　　動(dòng)力電池組采用電動(dòng)車(chē)用鎳氫動(dòng)力電池組（由426只單體組成，標稱(chēng)電壓511V），充電采用三階段恒流充電方法。

　　試驗充電曲線(xiàn)如圖7所示。數字化充電電源充電效率≥90%，穩壓精度不大于1％,穩流精度不大于1％。

　　4 結論

　　經(jīng)過(guò)數字化充電電源應用試驗，本文設計的移相全橋諧振軟開(kāi)關(guān)數字控制器不僅實(shí)現了功率器件驅動(dòng)、保護等主電路控制功能外，還提供了豐富的外部通訊接口（CAN總線(xiàn)：CAN2.0協(xié)議；串口通訊：RS232協(xié)議），以及外部設備控制功能，通過(guò)DSP和CPLD編程，實(shí)現不同類(lèi)型功率模塊、不同輸出要求的開(kāi)關(guān)電源數字化控制。

　　本文的創(chuàng )新點(diǎn)在于利用DSP的強大數據處理功能和CPLD可編程特點(diǎn)，設計了具有數字化、智能化、通用性好的開(kāi)關(guān)電源數字控制器，使得應用該數字控制器的開(kāi)關(guān)電源具有很高的響應速度，能實(shí)現復雜的輸出特性，如滿(mǎn)足電池充電過(guò)程中針對不同的充電策略所要求的充電曲線(xiàn)等，因此具有較廣的應用前景。