电动汽车的DC-DC变换器拆解犹如一幅精妙的画卷展现了电源技术官网上的奥秘

导语：今日我们将探讨小三电中应用的车载DC/DC变换器，其在新能源汽车中的作用如同欣锐科技的DC/DC变换器，欣锐科技与富特并称为OBC和DC/DC领域的领军企业。传统燃油汽车中，发电机总成负责供给12V或24V低压电池，并为整车提供所有低压电源；而新能源汽车则采用了更先进的技术，将发电机替换成了高效的DC/DC变换器，从动力电池（400V/800V）抽取能量，为车载12V或24V低压电池充电，同时为整车提供所有必需的低压供电。

产品特性：

技术平台：G5/G6

输入电压：30V~1500V

输出電壓：12V、24V、36V、48V

功率范围：800W~6kW

转换效率：96%+

产品指标：

功率等级：

随着不同等级车辆对配置要求越来越严格，14V系统所需动态功率需求也随之变化。在模块化开发理念下，我们选择不同的功率等级，以适应不同平台，并通过电子平衡，使得现在大多数情况下都是以较大功率覆盖不同平台。

转换效率：

效率是评价一个单元重要性的关键因素，它不仅影响散热方式，还直接关系到部件寿命。评估时通常会使用与输出電流相关联的一条效率曲线来表示损耗情况，如图示所示。

容积重量功放密度：

部件一体化设计对于体积和重量都有极高要求，都被集成到大的系统内，这些设计要求非常苛刻；目前主流是在集成设备如OBC/PDU后提升功放密度和减少体积。

散热方式：

在2KW以上等级上，有两种主要散热方式可选，即主动风冷和液冷，但这取决于具体应用场景以及成本考虑。

成本：

由于成本要求极其严格，因此在拓扑结构选择上，如全桥这样的拓扑可能因为需要更多MOSFET而被避免使用。

拓扑介绍：

在之前对充电桩中的PFC及DC-DC拓扑进行了深入解析，现在我们将关注于类似的原理用于车载环境下的应用。无论是大功率充电桩还是小型车载系统，其核心原理都是相同的。以下是一些参考资料，其中包括TI基于C2000系列处理器的一个移相全桥+同步整流拓扑，以及ST Microelectronics基于ASIL-D级别MCU SP-C58NN84E7 的3KW DC-DC变换器，这两者均采用了同样的移相全桥+同步整流拓扑结构。这一切都来源于21世纪电子网上的专题演讲，由浙江大学教授王正仕所著作。此外，还有一张图片来自德州仪器官网，展示了一款基于该公司C2000系列处理器设计的小型化、高效能转換模块。而另一张来自ST Automotive公众号，是一款广汽集团(富特)生产的大容量水冷式转換模块，该模块能够承受200-480伏直流输入，并输出15伏直流，最大的持续当前可达220安培，该装置采用的控制芯片是TI C2000 TMS320F280049微控制单元（MCU）。

北汽三合一(小三電)主芯片清单：

北汽小三合一系統主要包含以下几个关键部件：

主控芯片 - TI C2000 系列TMS320F280049

高频开关晶体管 - 国际半导体公司ISL60006D265R9A

电感组件 - 采用Murata公司生产

输出滤波组件 - 采用TDK-Beltronics生产

过剩保护IC - STMicroelectronics AUIRS2108BTR-T1

6.Sense Resistor and Capacitor: Murata GRM155R61H102KA01D (Resistive Sense)

7.Power Stage FETs: Vishay Siliconix Si8277ADN-T1-E3 (High-Side FET), Texas Instruments LM5116S-1,2ED/NOPB (Low-Side FET)

8.Bridge Driver IC: Texas Instruments UCC37322DR-QFN16

9.Motor Control IC: Infineon Technologies BSC85010JQCT, NXP Semiconductors PCA9685PW,80, Dallas Semiconductor DS2408IQR.

10.Current Sensing Amplifier: Analog Devices AD820-AARZ-R7.

11.Drive Circuit for Gate Drivers: Texas Instruments LMG5200DMR-Q1.

12.Gate Drive Transformer and Isolation Transformers: Custom Design using Magnetics Inc., Toroid Corporation.

13.Hall Effect Sensors or Current Sensors for Position Detection and Load Monitoring.

14.Power Management Integrated Circuits for Power Conversion and Motor Control Applications:

a.Texas Instruments TPS61090DDQR.

b.Texas Instruments TPS63070DDQR.

c.NXP Semiconductors PSMN06020BLH07X-LTF34.

d.Fairchild Semiconductor FXPC10150PWR-G4。

e.STMicroelectronics L9917AMTR-TL。

f.On Semi NCP380-P00AUTEVAL。

g.Maxim MAX17518AEWG+。

h.Maxim MAX17740AEWG+。

i.Vishay Siliconix Si823x series of power management integrated circuits including the Si823x-MAX17518AEWG+,Si823x-MAX17740AEWG+,Si823x-MAX19741AEWG+,Si823x-MAX19742AEWG+,and other related parts from their product line-up.

15.Lead-acid Battery Charger Module with Built-in Switch Mode Power Supply.

16.Electronic Speed Controller(EC): The EC is responsible to control the speed of motor based on the input command.

17.Drive Circuitry

18.Inverter Circuitry

19.Transformer

20.Pulse Width Modulation(PWM)

21.Calibration Subsystem:

a.Control Unit

b.Accelerometer

c.Gyroscope

d.Angular Accelerometer

22.Diagnostic Subsystem: