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圖1：雙向OBC框圖

大部分的雙向OBC中隔離DCDC級(jí)都會(huì)采用CLLC拓?fù)�。CLLC拓?fù)?如圖2所示)是將LLC拓?fù)渲须姵貍?cè)的橋式整流二極管換成有源橋，然后再在變壓器的電池端串上一個(gè)C來(lái)確保磁平衡。

給電池充電的時(shí)候，左側(cè)的橋做主動(dòng)開(kāi)關(guān)，右側(cè)的橋做同步整流；當(dāng)電池向外做逆變的時(shí)候，右側(cè)的橋做主動(dòng)開(kāi)關(guān)，左側(cè)的橋做同步整流。CLLC繼承了LLC拓?fù)涞奶攸c(diǎn)，采用脈沖頻率調(diào)節(jié)來(lái)控制增益，具有同樣的軟開(kāi)關(guān)特性，因此，能效高，EMI表現(xiàn)好，簡(jiǎn)單，但存在增益調(diào)整范圍窄、難以滿(mǎn)足寬廣的電池電壓變化范圍的挑戰(zhàn)。

為此，安森美推出一個(gè)6.6 kW CLLC參考設(shè)計(jì)SEC-6K6W-CLLC-GEVK，它采用寬母線電壓范圍來(lái)應(yīng)對(duì)電池電壓變化，峰值能效超過(guò)98%，幫助設(shè)計(jì)人員解決挑戰(zhàn)，加快開(kāi)發(fā)。

圖2：CLLC拓?fù)?br>

圖3：6.6 kW CLLC參考設(shè)計(jì)SEC-6K6W-CLLC-GEVK的峰值能效超過(guò)98%

6.6 kW CLLC參考設(shè)計(jì)SEC-6K6W-CLLC-GEVK

安森美的6.6 kW CLLC參考設(shè)計(jì)SEC-6K6W-CLLC-GEVK包括三個(gè)主要部分，如圖4：中間那片大板是功率板，所有高壓大電流的線路都在這片板上。

右上角是控制板，通過(guò)接插件和功率板相連，方便大家在不同的控制和功率方案之間做交叉測(cè)試。左側(cè)是諧振腔組合，包含了一個(gè)集成了諧振電感的變壓器和兩個(gè)諧振電容板。諧振電容由多顆MLCC經(jīng)串并聯(lián)組成，以在滿(mǎn)足耐壓和電流的要求下實(shí)現(xiàn)更小體積。諧振腔也是可拆卸的，方便設(shè)計(jì)人員驗(yàn)證不同的變壓器、電感和電容參數(shù)。方案中包含了散熱器、風(fēng)扇、輔助電源、保護(hù)電路等等。連接電源和負(fù)載就可以在滿(mǎn)載下做長(zhǎng)時(shí)間測(cè)試。

圖4：6.6 kW CLLC參考設(shè)計(jì)SEC-6K6W-CLLC-GEVK

功率板中，位于母線側(cè)和電池測(cè)的兩個(gè)有源橋分別由四顆1200 V/40毫歐NVHL040N120SC1和四顆900 V/20毫歐NVHL020N090SC1碳化硅(SiC) MOS構(gòu)成。SiC可比Si實(shí)現(xiàn)更高的功率密度、更高的開(kāi)關(guān)頻率和極高效的設(shè)計(jì)。驅(qū)動(dòng)這八顆SiC MOS的是八顆磁隔離大電流驅(qū)動(dòng)器。驅(qū)動(dòng)信號(hào)由控制板通過(guò)控制接口送出。

控制接口的所有信號(hào)都位于電池側(cè)，電平不超過(guò)12 V。電池端的電壓、電流通過(guò)采樣完通過(guò)分壓、放大后直接送到控制接口。母線側(cè)的電壓采樣由一顆獨(dú)立的ADC來(lái)完成，數(shù)據(jù)通過(guò)SPI總線再經(jīng)數(shù)字信號(hào)隔離器傳到控制接口。

控制板中，我們選用了一顆車(chē)規(guī)級(jí)的LLC控制芯片NCV4390，來(lái)做脈沖頻率調(diào)制(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“PFM”)和同步整流控制；用低功耗MCU，來(lái)做充電的恒壓值設(shè)定；用車(chē)規(guī)級(jí)軌到軌運(yùn)放NCV33204來(lái)做恒流充電控制；再配上我們的車(chē)規(guī)級(jí)邏輯器件來(lái)做電網(wǎng)到電池和電池到電網(wǎng)方向的判斷和轉(zhuǎn)換。

電路細(xì)節(jié)的設(shè)計(jì)考量

如果想要節(jié)省成本，可以把1200 V和900 V SiC MOS換成900 V和650 V SiC MOS，但需要控制好開(kāi)關(guān)尖峰，最好從降低PCB寄生電感著手，可以通過(guò)添加旁路電容實(shí)現(xiàn)。

高電壓低Rdson的SiC MOSFET，它的Qg很大，為了在高開(kāi)關(guān)頻率下維持高效，必須用大電流的門(mén)極驅(qū)動(dòng)器來(lái)驅(qū)動(dòng)。另外，我們方案的控制接口位于電池側(cè)，驅(qū)動(dòng)母線側(cè)的MOS必須要隔離，而且要符合安規(guī)。雖然驅(qū)動(dòng)電池側(cè)的MOS不需要安規(guī)，但是為了統(tǒng)一物料，我們還是選用相同的器件NCV57000，短路保護(hù)和故障報(bào)告功能是其亮點(diǎn)。

隔離門(mén)極驅(qū)動(dòng)的另一個(gè)不錯(cuò)的選擇是NCV51561同樣帶安規(guī)隔離，驅(qū)動(dòng)電流更大，一推二，延時(shí)更短。雖然沒(méi)有過(guò)流保護(hù)，但它的雙高禁止功能也能保護(hù)到來(lái)自信號(hào)端的，由于干擾或誤操作而造成的炸機(jī)風(fēng)險(xiǎn)。

選擇高壓輔助電源的最佳拓?fù)?br>
該6.6 kW CLLC參考設(shè)計(jì)的輔助電源采用了“反激 + Buck-boost”的拓?fù)湟詰?yīng)對(duì)高達(dá)750 V的母線電壓，如表1，相較其他3種拓?fù)�，這種反激+Buck-boost拓?fù)湓诔杀�、能效、輸入電壓下限、可靠性、母線電容分壓平衡方面都更勝一籌。

表1：800 V 輸入電壓下可選的高壓輔助電源拓?fù)?/font>