車載充電器的實時 MCU 的可擴展產品組合

OBC 的范圍包括適用于插電式混合動力電動汽車的 3.3kW 和適用于電動汽車的 6.6kW 至 22kW 等。適用于 3.3kW 至 6.6kW OBC 的常用架構包括圖騰柱 PFC 和 CLLLC。表 1 列出了基于系統架構的各種實時 MCU 選擇以及集成選項。

對于 11kW 及更高的 OBC，一種方法是堆疊三個 3.6kW 充電器（在拓撲結構上類似于 3.3kW 充電器）；這稱為模塊化 OBC 方法。還可以通過堆疊 11kW 充電器或通過并聯或選擇不同的場效應晶體管 (FET) 來設計額外的 22kW 充電器。另一種實現 11kW 的方法是使用三相 PFC 前端（單相運行時有一定的降額）。

OEM 選擇的方法可能因地理區域而異。例如，在美國，單相很常見，因此模塊化方法比較常用。在歐洲或亞洲，三相更常見，三相 PFC 可以提供更高的密度和更低的成本，因為系統需要的功率器件和開關較少。為解決這一廣泛的功率級別，需尋找一個可擴展的控制器產品組合，不僅可以處理高級拓撲控制，還可以實現集成。C2000 MCU 產品組合 (表 3)，其范圍包括低端到中高端器件，可支持 表 1 和 表 2 中的系統實現選項。

在模塊化方法（堆疊三個單相充電器以達到 11kW）中，每個模塊的設計功率為 3.6kW，使用單相交流輸入，通常有單相 PFC 級和直流/直流級 (圖 5)。高壓和低壓直流/直流轉換器一端連接高壓電池，另一端連接 12V 電池。由于系統中存在多個隔離平面，因此可以為每個相位設計一個單控制器，使用獨立控制器（使用 F280049）或單控制器（如 F28388）控制 OBC 的所有三個級。F280025 還可以控制高壓轉低壓直流/直流轉換器，因為該控制器提供了必要的高級模擬集成來控制相移全橋功率級。

如果功率級不是模塊化的，您可以使用單控制器來控制整個系統。圖 6 顯示一個這樣的示例，使用 T 型三相 PFC 和交錯雙有源電橋 (DAB) 轉換器來實現 OBC。（表 2 列出了該系統的幾種 MCU 選擇。）C2000 實時 MCU 系列中的 F28388D 器件可以控制系統中的所有電力電子器件。隨著 OEM 對這些系統進行優化，諸如“一個盒子”之類的概念變得越來越流行，其中 OBC 和高壓轉低壓直流/直流轉換器封裝在同一個外殼中。“一個盒子”概念通過使用多端口轉換器在 OBC 直流/直流級和高壓轉低壓直流/直流轉換器之間共享直流/直流級，提供了更多選擇。

既然單控制器可控制所有級，進一步的優化就成為可能。圖 7 顯示使用多端口轉換器的效果，可將所需的開關/高壓 FET 的數量減少 16%。