台达15KW直流快速充电机

hudaren43

第4篇快速充电机文章，今天分享一个基于双MCU/DSP控制的15KW直流充电桩设计，是2016年的方案，目前台达官网最小的快速充电桩已经是30KW了；

虽然是老方案，但是整体的设计确实是很多值得学习地方，小二水平有限，有问题欢迎交流指正；（这个方案，周末看了大半天）

1

设计规格概览

小二老习惯，还是从用户和应用角度看下设计先







方案模块化设计，分：

DSP+CPLD的控制板

控制转接板

驱动板

功率电路板

辅助电源

2

功率电路板

功率电路，采用了三相图腾柱全桥PFC+移相全桥主电路 的拓扑，拓扑可参考文章

新能源汽车OBC电路及芯片 - DSP控制+SiC+模拟

三相PFC整流采用了三桥臂图腾柱，采用的IGBT是Onsemi的FGH40T120 (1200V，40A)，PFC的电流采样用的是SNIC的闭环霍尔SCB-50SYH

DCDC采用了移相全桥，移相全桥后的整流采用了Onsemi的RHRG75120 (75A, 1200V, Hyperfast Diode)，整流后输出，经过SCB-50SYH进行电流采样，还加了一个捷捷微的三相整流桥SGBJ3516的







2

辅助电源

整个系统元器件特别多，需要不同电压等级(1.9V/3V/3.3V/5V/12V)，隔离的，非隔离的供电；

供电电源还是很复杂 (为了有足够对的隔离电源，辅助输出的直流12V还专门逆变出了一路交流，方便各个子模块通过隔离变压器后整流取电)

辅助电源，市电输入的交流，通过UC2844控制的半桥，输出1路隔离12V电源 (整流及隔离反馈电路未在截图中)



输出的12V又经过SG2525的全桥逆变，输出一路交流12V，供其他模块



3

DSP+CPLD控制板

DSP采用的是TI C2000的TMS320F28335，控制子板的独立形式

前级PFC和后级DCDC，各用了一颗28335+CPLD的控制板



28335的供电，通过TPS767D301 (增强型产品双路输出、低压降稳压器)输出3.3V和1.9V两路电压，3.3V后接3V LDO当参考电压；

为了防止软件跑飞，外置了看门狗芯片 IMP706;

此外，控制板上还加了一路Intel的CPLD，EPM3064；



4

IGBT驱动板

驱动芯片采用的博通的ACPL333J (输出电流为 2.5Amp 的 IGBT 门驱动光电耦合器)





驱动电路的供电，都是通过对24VAC进行整流，保证隔离；



5

控制转接板

如下是DSP控制板和功率板的转接板，上面有电源，采样，调理，保护，通信等电路，可以看到一左一右分别是2个控制子板



>> 电源部分

辅助电源的12V交流输入，通过2路隔离变压器，全桥整流后接两路LM2596S及MP2307，AMS1117-3.3V，得到多路12V，5V，3.3V电压



>> 采样及保护电路

PFC部分，霍尔电流传感器采样的电流信号，经过TL084B的调理及后级的电压跟随后，输出给到ADC采样；

电压采样电路也是选用了四通道JEFT输入运放TL084B；



主控芯片的PWM输出是3.3V，经过缓冲器74LS07(5V)，HEF4082B（12V)，HEF4093B(12V)整形及变压后，给到IGBT的驱动；

（这部分逻辑做的比较复杂，还有部分PWM信号先经过CPLD，有部分直接DSP给出，有兴趣的可以看原理图，一起交流）

PFC过流，母线过压，IGBT的DESAT保护，通过比较器LM239实现；



DC/DC部分电路更复杂，除了运放，缓冲器，触发器，与门，与非门外，还使用了一颗ADI的8通道，16bit的AD7606；



>> 通信电路

一路隔离485通信，隔离通过6N137低速光耦，使用了MAX13486收发器；

一路CAN通信，采用了ISO1050数字隔离CAN通信芯片；

一路隔离UART，采用了6N137低速光耦和SN75LV4737A收发器

6

芯片清单