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【便攜儲能】主功率模塊架構分析與驅動IC選型錦囊

發(fā)布時間 2023-05-15 |

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小功率便攜儲能(200W~600W)的主功率變換器拓撲架構如下圖所示。電池充電與電池放電采用獨立模塊實現，能量在開關變換器中只能單向流動。

1. AC-DC charger用于將市電能量轉移至電池組，對電池充電。拓撲架構為反激變換器，控制芯片可采用PN8213，因功率較小不需要專用驅動芯片;

2. DC-DC converter用于將電池電壓隔離并升壓，拓撲架構為推挽變換器，驅動芯片推薦雙通道低側驅動PN7762；

3. DC-AC inverter用于將高壓直流逆變成交流市電，拓撲架構為全橋逆變器，通常采用MCU作為主控，驅動芯片優(yōu)選電平移位半橋驅動PN7113。

PN7762 驅動芯片簡介

PN7762是一款雙通道低側驅動器，具有以下亮點：

VDD供電范圍4.5V~24V，所有管腳耐壓均大于24V，超高可靠性
兩通道延時匹配佳，典型值1ns
傳播延時低，典型值22ns
驅動能力強，5A拉灌電流能力
具有外部使能功能，EN為低電平時關閉OUT

PN7113 驅動芯片簡介

PN7113是一款基于電平移位技術的半橋驅動器，具有以下亮點：

浮地側耐壓大于600V，適用于400V直流母線應用
抗干擾能力強，CMTI大于50kV/μs，Vs負壓能力-8V
兩通道延時匹配佳，小于30ns
傳播延時低，典型值130ns
驅動能力強，2.5A拉灌電流能力

中大功率便攜儲能(600W~3000W)的主功率變換器拓撲架構如下圖所示，能量在開關變換器中可雙向流動：S1閉合能量從市電流向電池，電池充電；S1斷開能量從電池流向負載，電池放電。

1. 電池充電模式：Converter I工作在PWM整流器模式，實現功率因數校正并產生高壓直流母線；Converter II為LLC諧振變換器，開環(huán)工作于諧振點，整個變換器近似等價為直流變壓器(DCX)，產生低壓直流母線；Converter III工作在Buck變換器模式，對電池進行充電。

2. 電池放電模式：Converter III工作在Boost變換器模式，用于將電池電壓升壓至低壓直流母線；Converter II為LLC諧振變換器，開環(huán)工作于諧振點，整個變換器近似等價為直流變壓器(DCX)，產生高壓直流母線；Converter III工作在全橋逆變器模式，將高壓直流母線逆變成交流市電，為電子設備供電。

驅動芯片在能量雙向主功率變換器中如何選?。?/strong>以一個H橋為例說明如下：

優(yōu)選方案一

當MCU控制器與功率變換器共地，可選擇兩顆基于電平移位技術的半橋驅動芯片，根據母線電壓選擇驅動芯片：低壓直流母線選取150V耐壓驅動芯片PN7011，高壓直流母線選取600V耐壓驅動芯片PN7113。