基于CPLD的移相全橋軟開(kāi)關(guān)電源數(shù)字控制器

　　2.5外部接口

　　本文設(shè)計(jì)的數(shù)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(nèi)部的I/O口來(lái)實(shí)現(xiàn)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總線接口和RS232接口。CAN總線接口可滿(mǎn)足遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸要求，RS232接口可與人機(jī)設(shè)備接口。

　　外部CAN總線通訊接口采用TMS320LF2407A芯片的CAN 控制器接口，利用用82C250作為CAN驅(qū)動(dòng)芯片和外部設(shè)備通訊。CAN驅(qū)動(dòng)芯片82C250單獨(dú)供電，通過(guò)光耦將DSP內(nèi)部CAN控制器的引腳CANRX和CANTX和驅(qū)動(dòng)芯片82C250隔離，以減少數(shù)字信號(hào)對(duì)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(biāo)準(zhǔn)格式的異步外設(shè)之間的數(shù)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?dú)的使能位和中斷標(biāo)志位。兩者都可以獨(dú)立工作，或者在全雙工的方式下同時(shí)工作。本文設(shè)計(jì)中，CPU的SCI模塊引腳SCIRX和SCITX通過(guò)光耦隔離后和RS232串口驅(qū)動(dòng)芯片MAX232相連接，MAX232的輸出采用3線傳送方式，信號(hào)通過(guò)高速光耦隔離后與外部設(shè)備連接。

　　3．?dāng)?shù)字化充電電源應(yīng)用試驗(yàn)

　　近年來(lái)，國(guó)內(nèi)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(shè)計(jì)的數(shù)字控制器能很好的適應(yīng)數(shù)字化充電電源對(duì)控制器的要求，并進(jìn)行了應(yīng)用試驗(yàn)。

　　采用本文設(shè)計(jì)的數(shù)字化控制器的數(shù)字化充電電源主電路拓?fù)淙缦聢D5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(xù)流二極管），輸出整流二極管采用DESI2*61-10B（60A、1000V快恢復(fù)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(qū)時(shí)間1μs。

　　圖5 主電路拓?fù)?P>　　數(shù)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(tǒng)）通訊，采集電池的相關(guān)數(shù)據(jù)（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(shù)值；通過(guò)RS232協(xié)議與計(jì)算機(jī)通訊，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。試驗(yàn)框圖如下圖6所示。

　　圖6 試驗(yàn)框圖

　　試驗(yàn)中充電方法采用典型的電池三階段恒流方式，數(shù)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(yàn)曲線

　　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(biāo)稱(chēng)電壓511V），充電采用三階段恒流充電方法。

　　試驗(yàn)充電曲線如圖7所示。數(shù)字化充電電源充電效率≥90%，穩(wěn)壓精度不大于1％,穩(wěn)流精度不大于1％。

　　4 結(jié)論

　　經(jīng)過(guò)數(shù)字化充電電源應(yīng)用試驗(yàn)，本文設(shè)計(jì)的移相全橋諧振軟開(kāi)關(guān)數(shù)字控制器不僅實(shí)現(xiàn)了功率器件驅(qū)動(dòng)、保護(hù)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：CAN2.0協(xié)議；串口通訊：RS232協(xié)議），以及外部設(shè)備控制功能，通過(guò)DSP和CPLD編程，實(shí)現(xiàn)不同類(lèi)型功率模塊、不同輸出要求的開(kāi)關(guān)電源數(shù)字化控制。

　　本文的創(chuàng)新點(diǎn)在于利用DSP的強(qiáng)大數(shù)據(jù)處理功能和CPLD可編程特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了具有數(shù)字化、智能化、通用性好的開(kāi)關(guān)電源數(shù)字控制器，使得應(yīng)用該數(shù)字控制器的開(kāi)關(guān)電源具有很高的響應(yīng)速度，能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的輸出特性，如滿(mǎn)足電池充電過(guò)程中針對(duì)不同的充電策略所要求的充電曲線等，因此具有較廣的應(yīng)用前景。