動(dòng)力電池充電器解決方案

插入式混合電動(dòng)車(chē)(PHEV)和電池電動(dòng)車(chē)(BEV)是兩種正在日益興起的技術(shù)，它們采用強大的電機和高壓電池組作為動(dòng)力和能量源。由于電池具有一個(gè)確定的能量性能，因此PHEV和BEV必須周期性的進(jìn)行補充，一般是通過(guò)連接電網(wǎng)進(jìn)行補充。這樣做的時(shí)候，一些形式的通信（PLC，無(wú)線(xiàn)或RFID）可能被用于管理充電活動(dòng)并幫助對車(chē)輛或車(chē)主進(jìn)行認證，從而進(jìn)行計費。Level 3充電在公共充電領(lǐng)域將發(fā)揮重要作用，以降低充電時(shí)間，并使用戶(hù)可以從充電過(guò)程中更多的受益。

針對汽車(chē)的Level 3充電系統包括一個(gè)AC/DC轉換器，用于從一個(gè)AC線(xiàn)生成一個(gè)DC電壓。即將充入的電量將需要進(jìn)行功率因數校正（PFC）以提升功率因數，從而滿(mǎn)足地區性的規則標準。在反極器的中心是一個(gè)實(shí)時(shí)C2000微控制器。這個(gè)控制器經(jīng)過(guò)編程為控制回路實(shí)現所需的電源管理功能，包括采用PCF的AC/DC和DC/DC，從而為電池創(chuàng )建所需的元素。C2000控制器包括先進(jìn)的外設，如高精度PWM輸出和ADC，其設計用于讀取ADC并在一個(gè)單獨的時(shí)鐘循環(huán)內調節PWM，以實(shí)現實(shí)時(shí)控制。

圖1 DK-LM3S9B96開(kāi)發(fā)板方框圖

由于C2000管理著(zhù)電源，因此主機控制器有責任采用通信模塊所提供的信息和感應的溫度來(lái)驅動(dòng)與板上電池組的直接通信。充電狀態(tài)所需要的信息會(huì )傳送到功率控制器，重要的充電診斷和電池狀態(tài)將發(fā)送到Level 3充電系統的顯示器。

出于安全方面的考慮，在處理器與電源和電壓之間，以及通信總線(xiàn)與外部環(huán)境之間需要進(jìn)行隔離處理。TI的數字隔離器具有由TI二氧化硅（SiO2）隔離阻障分隔開(kāi)的邏輯輸入和輸出緩沖器，提供了4kV的隔離電壓。在與隔離的電源聯(lián)合應用時(shí)，這些器件阻隔了高電壓，隔離接地電壓并防止了噪聲電流進(jìn)入地面，影響和破壞敏感型的電路。高性能模擬部件可用于提供重要的系統功能，如MOSFET驅動(dòng)器、感應器反饋、芯片電源和通信收發(fā)器。

簡(jiǎn)易系統上的通信可以通過(guò)一個(gè)單獨的處理器進(jìn)行控制。像Level 3充電系統這樣、更多的具有復雜顯示器和線(xiàn)性計帳/報告功能的系統可能都需要第二個(gè)控制器。采用的一個(gè)低頻NarrowBand PLC (LF NB PLC)解決方案在帶寬、功率和成本要求方面提供了一個(gè)較好的配置。在窄帶域（頻率高達500kHz）運行保證了數據的完整性，同時(shí)使系統成本降低。這樣一來(lái)，這一標準將會(huì )權衡現有的電源線(xiàn)架構，并提供了一個(gè)集成智能監視的高性?xún)r(jià)比方式，并對新的汽車(chē)系統進(jìn)行控制。數據率可以根據現有標準，在1.2kbps至上百kbps間變化。在plcSUITE 資源庫中提供了TI的PLC軟件，并使用戶(hù)可以在一種設計中支持數種調制和標準。開(kāi)發(fā)者可以在一個(gè)單獨的設計中執行SFSK ICE61334，PRIME和G3標準以及FlexOFDM標準，實(shí)現OFDM的定制化，并對于即將推出的標準具有適用性。另外，可能需要將無(wú)線(xiàn)通信和/或RFID用作為第二通信協(xié)議及認證和計費的方式。

Stellaris LM3S2000系列，設計用于控制器局域網(wǎng)(CAN)應用，利用Bosch CAN網(wǎng)絡(luò )技術(shù)（這是短程工業(yè)網(wǎng)絡(luò )的黃金標準）拓展了Stellaris系列。它的推出標志是采用革命性ARM Cortex-M3內核的CAN性能的首次集成。另外，幾款LM3S2000系列MCU也編輯在存儲器ROM的StellarisWare軟件特性中。

TI將32位性能和ARM Cortex-M3內核微控制器的所有優(yōu)勢滲透到微控制器高場(chǎng)的方方面面。對于目前的8位和16位MCU用戶(hù)而言，采用Cortex-M3內核的Stellaris系列提供了對于強大的開(kāi)發(fā)具系統、軟件和行業(yè)知識的直徑訪(fǎng)問(wèn)路徑。那些將更換使用Stellaris的設計者將獲益于大量的工具、小代碼占位空間和出色的必能。而且更為重要的是，設計者可以在對$1~1GHz的兼容發(fā)展路線(xiàn)圖充滿(mǎn)信心的基礎上進(jìn)行ARM子系統。對于目前32位MCU的用戶(hù)而言，Stellaris系列提供了采用Cortex-M3和Thumb-2指令集的實(shí)現產(chǎn)品。通過(guò)極為快速的響應，Thumb-2技術(shù)整合了16位和32位指令，以提供代碼密度和性能方面的良好平衡。Thumb-2與32位代碼相比，所有存儲器降低了26%，卻提供了高出25%的性能。德州儀器Stellaris系列微控制器是ARM Cortex-M3內核微控制器，將高性能的32位計算帶入到了成本敏感型的嵌入式微控制器應用中。這些開(kāi)創(chuàng )性的產(chǎn)品讓客戶(hù)可以通過(guò)相當于之前8位和16位器件的價(jià)格實(shí)現32位的性能，所采用的都是一個(gè)小引腳的封裝。

LM3S2B93微控制器特性

LM3S2B93 MCU主要特性：

? ARM Cortex-M3處理器內核

– 80-MHz工作頻率：100 DMIPS性能

– ARM Cortex SysTick計時(shí)器

–嵌套式適量中斷控制器 (NVIC)

?片上存儲器

–最高達50 MHz 的256 kB 單循環(huán)閃存；預取緩沖器將性能提高至50MHz 以上

– 96kB單循環(huán)SRAM

–內部ROM，載有StellarisWare軟件

? Stellaris外設驅動(dòng)器資料庫

? Stellaris啟動(dòng)加載器

?高級加密標準(AES)密碼使用表

?循環(huán)冗余碼校驗 (CRC)錯誤檢測功能

?外部外設接口 (EPI)

–適用于外部外設的8/16/32位專(zhuān)用型平型總線(xiàn)

–支持SDRAM， SRAM/閃存，FPGAs，CPLDs

?先進(jìn)的串行集成

–兩個(gè)CAN 2.0 A/B控制器

–三個(gè)UART，具有IrDA和ISO 7816支持（一個(gè)具有解調器控制和狀態(tài)的UART）

–兩個(gè)I2C模塊

–兩個(gè)同步串行接口模塊(SSI)

–集成型芯片音頻(I2S) 模塊

?系統集成

–直接存儲器訪(fǎng)問(wèn)控制器(DMA)

–包括片上高精度16MHz振蕩器的系統控制和時(shí)鐘

–四個(gè)32位計時(shí)器（最高8個(gè)16位）

– 8個(gè)捕捉比較PWM引腳(CCP)

–低功耗電池包休眠模塊

–休眠模塊中的實(shí)時(shí)時(shí)鐘

–兩個(gè)看門(mén)狗計時(shí)器

?一個(gè)脫離主振蕩器的計時(shí)器

?一個(gè)脫離高精度內部振蕩器的計時(shí)器

–最高67 GPIO，取決于具體配置

?高度靈活的引腳結合，允許采用 GPIO或多種外設功能中的一種

?獨立的可配置為2mA、4mA或8mA驅動(dòng)性能

?最高4個(gè)GPIO可以具有18 mA的電流驅動(dòng)性能

?先進(jìn)的運動(dòng)控制

–八個(gè)高級PWM輸出，適用于運動(dòng)和能源應用

–四個(gè)故障輸出，可推進(jìn)低延遲關(guān)斷

–兩個(gè)積分編碼器輸入 (QEI)