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新能源汽車:車載DCDC應用方案

方案基于 PPEC32F334RBT7 多拓撲通用型 ARM 芯片,采用 Buck + LLC 拓撲級聯結構,支持開環、恒壓、恒流工作模式,具備軟啟動、預充電電路控制、故障保護和自恢復、采樣校正等功能。

Buck 拓撲可適應廣泛的電壓范圍,LLC 諧振變換器拓撲具有高效率和軟開關特性,兩者級聯結構可用于寬泛的電壓范圍、高轉換效率、輸入輸出電氣隔離和高功率密度的電源開發,特別適用于車載 DCDC 轉換器電源。

一、PPEC 車載 DC/DC 轉換器

1、方案特點

▍快速交付:繼承 PPEC 控制芯片免代碼開發優勢,短周期快速交付。

▍高轉換效率:滿載工作效率不低于 96%。

▍體積小:輕量化設計,便于安裝和布局。

▍寬范圍輸入:具備寬廣的電壓輸入適應性,能在不同電源環境中穩定運行。

▍高穩定性:屏蔽抗干擾能力強,可長時間 110% 過載運行。

▍高可靠性:全數字控制,支持 CAN 通信。

▍保護功能完善:具備全面的保護機制和故障自恢復功能。

2、規格參數

3、拓撲結構及功能

支持功能:

? 預充電電路控制,緩解上電沖擊。

? 拓撲控制算法穩定,靈活可配置。

? 故障保護閾值、自恢復功能可配置。

? 開環、恒壓、恒流多種工作模式。

? 可配置軟啟動,提高系統穩定性。

? 采樣校正功能簡單易用。

二、核心功能

拓撲結構 :前級 Buck 拓撲實現降壓轉換,可滿足寬范圍的電壓輸入;后級 LLC 拓撲高頻高效傳輸能量,降低損耗、提升效率和功率密度、減小體積,同時實現電氣隔離。

控制功能 :控制電路負責 PWM 控制,調節占空比、頻率等參數控制輸出,還具備軟啟動功能,防止啟動沖擊。

保護功能 :具備多重保護機制,實時監測電源狀態,確保電源可靠運行。

三、軟件方案

1、控制策略

系統對前級 Buck 變換器采用閉環控制策略進行精確調節,對后級 LLC 諧振變換器采用開環控制,確保系統在諧振狀態下穩定運行。

系統控制方式如圖所示:

▍控制方案優勢:電壓增益范圍寬泛,簡化控制流程及 LLC 設計,系統穩定性增強。

2、系統流程

軟件包含“預充電”、“停止/就緒”、“軟起動”、“運行”、“故障”以及“自恢復”幾種狀態,具體狀態流程如圖。

? 裝置上電后將進入“預充電”狀態,預充電電路與控制過程。預充電完成后,等待指令。

? 在收到“運行”指令后進入“軟啟動”狀態。過程中需要進行故障判斷。在“運行”狀態時,仍需進行故障判斷。

? 收到“停止”指令后裝置將回到等待指令狀態。

? 裝置進入“故障”狀態后將停止  PWM  輸出。若需要進行自恢復,則進入自恢復流程,否則保持“故障”狀態。

系統時序如圖所示:

主控芯片:PPEC32F334RBT7

PPEC32F334RBT7 圖形化編程數字電源專用 ARM Cortex-M4 MCU,以全面圖形化零代碼編程為電源開發賦能,有效解決了傳統電源開發中代碼復雜、調試周期長、技術門檻高等痛點,可廣泛應用于 AC/DC、DC/DC、DC/AC 類型的數字電源。

芯片基于 120MHz 主頻 Cortex-M4 內核,集成高精度 PWM、多協議通信接口等豐富資源,兼容主流 ARM 芯片引腳布局。配套自研 PPEC Workbench 免代碼開發平臺,支持可視化芯片配置與圖形化邏輯編程,內置豐富的功能模塊組件及各種拓撲工程模板,用戶既可快速調用預設方案,亦可自定義功能參數。

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