48V-12V雙電池電源系統(tǒng)正普通用于輕度混合動力電動車。車輛的動態(tài)工作條件可能需要在兩個電池軌道之間來回傳送高達10kW的電功率。由于移動車輛中的各種操作情況，控制一個方向或另一個方向上的功率流需求可以說是一個相當復雜的任務，需要數(shù)字控制方案的智能。因此，當領先的汽車制造商和一級供應商開始開發(fā)48V-12V雙向電源轉換器時，大多數(shù)都采用了全數(shù)字方法。

全數(shù)字解決方案成本昂貴，因為它們需要許多離散的模擬電路。這些模擬電路包括精密電流檢測放大器、功率MOSFET柵極驅動器、監(jiān)視和保護電路等。由于電路板上的設備數(shù)量龐大，離散解決方案顯得笨重且不可靠。為了減少解決方案尺寸和降低成本，同時提高性能和系統(tǒng)級可靠性，一些一級供應商正在尋找一種混合架構，其中微控制器處理更高級別的智能管理，且高度集成的模擬控制器實現(xiàn)電源轉換器級。在這篇博文中，我將討論如何確定這種模擬控制器的最合適的控制方案。

控制電路包括：

• 增益為50的電流檢測放大器，通過方向指令DIR（“0”或“1”）進行方向轉向。

• 跨導放大器用作電流環(huán)路誤差放大器，在非反相引腳施加參考信號（ISET），以設置相位直流電流調節(jié)值。

• PWM比較器。

• 與HV-Port電壓成比例的斜坡信號。

• 由DIR控制的轉向電路，用于施加PWM信號以控制Q1或Q2作為主開關。

• COMP節(jié)點處的環(huán)路補償網絡。

Rcs感應電感電流，且信號被放大50倍。該信號被發(fā)送到跨導放大器的反相輸入，導致COMP節(jié)點處的誤差信號，該節(jié)點也是PWM比較器的非反相輸入的節(jié)點。比較誤差信號和斜坡信號產生PWM信號。由DIR命令控制，PWM信號可控制Q1進行降壓模式操作，并強制電流從HV端口流向LV端口，或當發(fā)送到Q2時，反轉電流流動的方向。

圖1：TI專用平均電流模式控制方案的雙向電流轉換器

操作模式

電廠傳遞函數(shù)

降壓模式：電流從HV端口流向LV端口

升壓模式：電流從LV-端口流向HV-端口

表2：變流器功率裝置傳遞函數(shù)（KFF是斜坡發(fā)生器系數(shù)；Vramp= KFF×VHV-端口；Rs是沿著功率流路徑的有效總電阻，不包括Rcs）

表2所示為新控制方案的優(yōu)點。電廠傳遞函數(shù)對于雙向操作是相同的，它是一階系統(tǒng)。此外，傳遞函數(shù)與諸如端口電壓和負載電流水平的操作條件無關。因此，應用單個II型補償網絡將在所有工作條件下始終穩(wěn)定雙向轉換器，大大簡化了實際電路的運用，并提高了性能。

TI的專有平均電流模式控制方案適用于汽車48V-12V雙向電流控制器。它需要單個II型補償網絡來覆蓋雙向操作，而不管操作條件如何。電流調節(jié)精度——盡管存在電感公差，但均勻共享高功率等的自然的多相并聯(lián)操作將大大簡化高性能的雙向轉換器設計。TI在LM5170-Q1多相雙向電流控制器中實現(xiàn)了這種控制方案。閱讀博文“雙電池系統(tǒng)中的汽車48V和12V電源互聯(lián)”，了解如何克服設計混合電動車電源的挑戰(zhàn)。