混合動力汽車電池充電器解決方案
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插入式混合電動車(PHEV)和電池電動車(BEV)是兩種正在日益興起的技術(shù)，它們采用強大的電機和高壓電池組作為動力和能量源。由于電池具有一個確定的能量性能，因此PHEV和BEV必須周期性的進行補充，一般是通過連接電網(wǎng)進行補充。這樣做的時候，一些形式的通信（PLC，無線或RFID）可能被用于管理充電活動并幫助對車輛或車主進行認證，從而進行計費。Level 3充電在公共充電領(lǐng)域?qū)l(fā)揮重要作用，以降低充電時間，并使用戶可以從充電過程中更多的受益。
針對汽車的Level 3充電系統(tǒng)包括一個AC/DC轉(zhuǎn)換器，用于從一個AC線生成一個DC電壓。即將充入的電量將需要進行功率因數(shù)校正（PFC）以提升功率因數(shù)，從而滿足地區(qū)性的規(guī)則標(biāo)準。在反極器的中心是一個實時C2000微控制器。這個控制器經(jīng)過編程為控制回路實現(xiàn)所需的電源管理功能，包括采用PCF的AC/DC和DC/DC，從而為電池創(chuàng)建所需的元素。C2000控制器包括先進的外設(shè)，如高精度PWM輸出和ADC，其設(shè)計用于讀取ADC并在一個單獨的時鐘循環(huán)內(nèi)調(diào)節(jié)PWM，以實現(xiàn)實時控制。
圖1 DK-LM3S9B96開發(fā)板方框圖
由于C2000管理著電源，因此主機控制器有責(zé)任采用通信模塊所提供的信息和感應(yīng)的溫度來驅(qū)動與板上電池組的直接通信。充電狀態(tài)所需要的信息會傳送到功率控制器，重要的充電診斷和電池狀態(tài)將發(fā)送到Level 3充電系統(tǒng)的顯示器。
出于安全方面的考慮，在處理器與電源和電壓之間，以及通信總線與外部環(huán)境之間需要進行隔離處理。TI的數(shù)字隔離器具有由TI二氧化硅（SiO2）隔離阻障分隔開的邏輯輸入和輸出緩沖器，提供了4kV的隔離電壓。在與隔離的電源聯(lián)合應(yīng)用時，這些器件阻隔了高電壓，隔離接地電壓并防止了噪聲電流進入地面，影響和破壞敏感型的電路。高性能模擬部件可用于提供重要的系統(tǒng)功能，如MOSFET驅(qū)動器、感應(yīng)器反饋、芯片電源和通信收發(fā)器。
簡易系統(tǒng)上的通信可以通過一個單獨的處理器進行控制。像Level 3充電系統(tǒng)這樣、更多的具有復(fù)雜顯示器和線性計帳/報告功能的系統(tǒng)可能都需要第二個控制器。采用的一個低頻NarrowBand PLC (LF NB PLC)解決方案在帶寬、功率和成本要求方面提供了一個較好的配置。在窄帶域（頻率高達500kHz）運行保證了數(shù)據(jù)的完整性，同時使系統(tǒng)成本降低。這樣一來，這一標(biāo)準將會權(quán)衡現(xiàn)有的電源線架構(gòu)，并提供了一個集成智能監(jiān)視的高性價比方式，并對新的汽車系統(tǒng)進行控制。數(shù)據(jù)率可以根據(jù)現(xiàn)有標(biāo)準，在1.2kbps至上百kbps間變化。在plcSUITE 資源庫中提供了TI的PLC軟件，并使用戶可以在一種設(shè)計中支持數(shù)種調(diào)制和標(biāo)準。開發(fā)者可以在一個單獨的設(shè)計中執(zhí)行SFSK ICE61334，PRIME和G3標(biāo)準以及FlexOFDM標(biāo)準，實現(xiàn)OFDM的定制化，并對于即將推出的標(biāo)準具有適用性。另外，可能需要將無線通信和/或RFID用作為第二通信協(xié)議及認證和計費的方式。
Stellaris LM3S2000系列，設(shè)計用于控制器局域網(wǎng)(CAN)應(yīng)用，利用Bosch CAN網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（這是短程工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的黃金標(biāo)準）拓展了Stellaris系列。它的推出標(biāo)志是采用革命性ARMCortex-M3內(nèi)核的CAN性能的首次集成。另外，幾款LM3S2000系列MCU也編輯在存儲器ROM的StellarisWare軟件特性中。
TI將32位性能和ARM Cortex-M3內(nèi)核微控制器的所有優(yōu)勢滲透到微控制器高場的方方面面。對于目前的8位和16位MCU用戶而言，采用Cortex-M3內(nèi)核的Stellaris系列提供了對于強大的開發(fā)具系統(tǒng)、軟件和行業(yè)知識的直徑訪問路徑。那些將更換使用Stellaris的設(shè)計者將獲益于大量的工具、小代碼占位空間和出色的必能。而且更為重要的是，設(shè)計者可以在對$1~1GHz的兼容發(fā)展路線圖充滿信心的基礎(chǔ)上進行ARM子系統(tǒng)。對于目前32位MCU的用戶而言，Stellaris系列提供了采用Cortex-M3和Thumb-2指令集的實現(xiàn)產(chǎn)品。通過極為快速的響應(yīng)，Thumb-2技術(shù)整合了16位和32位指令，以提供代碼密度和性能方面的良好平衡。Thumb-2與32位代碼相比，所有存儲器降低了26%，卻提供了高出25%的性能。德州儀器Stellaris系列微控制器是ARM Cortex-M3內(nèi)核微控制器，將高性能的32位計算帶入到了成本敏感型的嵌入式微控制器應(yīng)用中。這些開創(chuàng)性的產(chǎn)品讓客戶可以通過相當(dāng)于之前8位和16位器件的價格實現(xiàn)32位的性能，所采用的都是一個小引腳的封裝。
LM3S2B93微控制器特性
LM3S2B93 MCU主要特性：
• ARM Cortex-M3處理器內(nèi)核
– 80-MHz工作頻率：100 DMIPS性能
– ARM Cortex SysTick計時器
–嵌套式適量中斷控制器 (NVIC)
•片上存儲器
–最高達50 MHz 的256 kB 單循環(huán)閃存；預(yù)取緩沖器將性能提高至50MHz 以上
– 96kB單循環(huán)SRAM
–內(nèi)部ROM，載有StellarisWare軟件
• Stellaris外設(shè)驅(qū)動器資料庫
• Stellaris啟動加載器
•高級加密標(biāo)準(AES)密碼使用表
•循環(huán)冗余碼校驗 (CRC)錯誤檢測功能
•外部外設(shè)接口 (EPI)
–適用于外部外設(shè)的8/16/32位專用型平型總線
–支持SDRAM， SRAM/閃存，F(xiàn)PGAs，CPLDs
•先進的串行集成
–兩個CAN 2.0 A/B控制器
–三個UART，具有IrDA和ISO 7816支持（一個具有解調(diào)器控制和狀態(tài)的UART）
–兩個I2C模塊
–兩個同步串行接口模塊(SSI)
–集成型芯片音頻(I2S) 模塊
•系統(tǒng)集成
–直接存儲器訪問控制器(DMA)
–包括片上高精度16MHz振蕩器的系統(tǒng)控制和時鐘
–四個32位計時器（最高8個16位）
– 8個捕捉比較PWM引腳(CCP)
–低功耗電池包休眠模塊
–休眠模塊中的實時時鐘
–兩個看門狗計時器
•一個脫離主振蕩器的計時器
•一個脫離高精度內(nèi)部振蕩器的計時器
–最高67 GPIO，取決于具體配置
•高度靈活的引腳結(jié)合，允許采用 GPIO或多種外設(shè)功能中的一種
•獨立的可配置為2mA、4mA或8mA驅(qū)動性能
•最高4個GPIO可以具有18 mA的電流驅(qū)動性能
•先進的運動控制
–八個高級PWM輸出，適用于運動和能源應(yīng)用
–四個故障輸出，可推進低延遲關(guān)斷
–兩個積分編碼器輸入 (QEI)
•模擬
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