双向DC—DC变换器摘要：以FPGA和TM4C123G为控制核心，设计制作了双向DC—DC变换器。本系统主要包括Buck/Boost双向DC-DC变换电路、电压电流采样电路和辅助电源电路等，其中以Buck/Boost变换电路为核心，完成锂电池组的充、放电，采用闭环反馈系统，实时监测锂电池组的电压、电流，经过PID调节，控制输出PWM波，从而控制Buck/Boost变换电路。经测试，变换器可实现恒流充电，且充电电流在1〜2A内可调，步进值可设定,电流控制精度e<0.12%，ic测量精度e<0.192%，变换器充电效率n>98.54%，放电效率97.99%，且系统具有过充保护功能,阈值电压U二(24土0.032)V，能自动转换工作模式并保持U二(30土0.010)V.经称量，双向DC—DC变换器、测控电路与辅助电源三部分总重量为368g。此外，系统可识别充电、放电两种模式，并实时显示充、放电的电流与电压，人机交互性良好。关键词:BDC；锂电池；PWM;PID；过充保护双向DC-DC变换器11方案论证1.1方案比较与选择1.1.1双向DC—DC主回路方案一：非隔离式Buck/BoostBDCBuck变换器和Boost变换器的二极管换成双向开关后具有同样的结构,构成Buck/BoostBDC，图1为其拓扑结构。在Buck/BoostBDC中，由于S和S均可流通双向电流，因此电感12L中的电流一直保持连续状态。当电感电流恒大于零时,能量由V流向V，是Boost变换器，锂电池放电；当电感电流恒小于零时,能量由V流向V，是Buck变换器；锂电池充电.图1非隔离式Buck/BoostBDC拓扑结构锂电电流电电压r电流取样取样Buck/Boost双向DC-DC开关1-开关直流稳辅助4数据米集与处理f过充保护—►PWM波tFPGA与PIDTM4C123G控制键盘1)其中，D二V取开关频率f£2双向DC-DC变换器分析：方案一输出PWM波精度较高，但需DAC对其进行控制，增加了系统的体积，结构较复杂，方案二控制方便，电路结构简单，输出PWM波精度可满足要求，故选择方案二。1。2总体方案描述系统整体框图如图3所示，总体方案如下：系统以Buck/Boost双向DC—DC转换器为主体，头现锂电池的充电和放电。系统头时监测充电电压U、电;流I及U的值,可根据预置电流"值对锂电池进行恒流充电、恒压放电，经PID算法调节，改变PWM波的占空比，将系统稳定在设定状态.此外，系统具有过充保护功能,识别两种模式并头时显示充、放电电流，人机交互界面良好。2理论分析与计算2。1主回路主要器件参数选择与计算本系统主回路为Buck/Boost双向DC—DC变换器，为保证系统的性能，重点为MOSFET的选取、电感、电容的设计。MOSFET选择：为减小MOSFET的损耗、提高系统效率，拟选择导通电阻小、栅极电荷小的MOSFET,且U二36V,综合考虑,选择CSD19536,其关键指标为V二100V,2(max)DSR=2.3mQ,Q=118nC,I=150A,t=8ns,t=5ns，完全满足本系统设计要求。DS电感设计：BDC电路中，选择任一工作模式进行电感设计均可，此次在Buck工作模式下进行电感设计。设计要求V=U=24~36V,I=1~2A,取V=U=24V.连续电流模式下电感值为：in2OO1thVT(1-D)_V(1-D)2KI2fKIfO(min)fO(min)。取n=90%,则D=240.9x36=0.667。)min，K=0.3,则由(1)得L=700.6卩H。*A/D转换电路4图3系统整体框图IRS21867电压双向DC-DC变换器3系统选用N沟道MOSFETCSD19536，其具有超低栅极驱动电荷和米勒电容，低热阻，可在功率转换中最大限度的降低损耗.VccHINVBHOLINVSCOMLO4图4Buck一BoostBDC主回路3.2电压、电流取样电路CSD9536700('SD1953PWPWIRS2186双向DC-DC变换器5双向DC-DC变换器如附图1所示，直流电压U、U经电阻分压后经过射极跟随器输入至A/D转换器.其中射极跟随器用高精度的双运放OPA2211设计完成。选用康铜丝作为电流的取样电阻，康铜丝阻值小，温度系数低，稳定性能好，其两端的电压经过INA118的放大输入至A/D转换电路.INA118是双向电流监控器，精度高、温漂小，其增益G=1+50gR，系统中R选用千分之一精度电阻，其阻值为1kQ，可保证增益的稳定，增益为51.3.3A/D采样电路如附图2所示，本系统选用的ADC为24位多通道、高精度的ADS1256,ADS1256可同时采集四路模拟信号，最大输入电压为5V，古攵其分辨力可达到5/224沁0.3yV，在实际电路中可达16位，分辨力可达5.26沁0.076mV，完全可以达到要求.3。4过充保护电路系统实时对锂电池两端电压U进行采样，当...
