貝能基于6.6kW雙向DC/DC電源方案，此方案由Infineon的單片機XMC4400-F100、碳化硅IMT65R022M1H、 OptiMOS? IPT010N08NM5和CoolMOS? IPA80R1K4P7、隔離驅動器2EDS9265H和2EDB8259F/2EDF7275F、準諧振反激式控制器ICE5QSBG等器件構成。
該方案采用全數字控制，并基于CLLC拓撲結構，能夠根據功率流向的不同，實現高效能和高功率密度的雙向直流電轉換功能。
主要硬件構成
主控
主控MCU為Infineon的XMC4400-F100，將先進的外設集與行業標準的ARM?Cortex?-M4 結合在一起，120MHz的主頻，包括單周期DSP MAC和浮點運算單元( FPU )。12位的ADC帶70 ns的采樣時間，確保快速反應時間和更緊湊的控制回路；150ps分辨率的高精度PWM單元使其特別適用于太陽能逆變器、SMPS和不間斷電源( UPS )等應用中的數字電源轉換。
XMC4400-F100框圖
SiC MOSFET
SiC MOSFET采用RDS(on)為22mΩ的IMT65R022M1H，ID為79A @25℃和64A@100℃，耐壓650V，采用TOLL封裝，與D2PAK相比，降低了熱阻抗，再加上獨創的xt互連，可實現更高密度的設計和更高的開關頻率操作，22mΩ的產品非常適合高功率DC/DC。
80V 功率 MOSFET
IPT010N08NM5是英飛凌同類產品中RDS(on)最好的 80V 功率 MOSFET，采用 TOLL封裝，RDS(on)為1.05mΩ，是在 25?C 和 175?C 條件下具備業界最低的導通電阻。OptiMOS? 5 硅技術是英飛凌最新一代的功率 MOSFET，專為數字電源的同步整流而設計。
隔離驅動器
SiC的驅動器采用快速穩健的雙通道加強絕緣 MOSFET 柵極驅動器2EDS9265H。其采用 300mil DSO-16 封裝，專為高性能功率轉換應用而設計。強大的 4A/8A 拉/灌雙通道柵極驅動器可有效提高半橋器件CoolSiC? MOSFETs 650V效率。37ns的較短傳播延遲，久經溫度和生產考驗，時序依舊極為精準穩定，上述兩者可進一步提高跨電氣隔離的功率級或多相/多電平拓撲的效率。輸出的反向電流能力高達5A，共模瞬變抗擾度 (CMTI) 穩健性可達150V/ns，適用于高 dv/dt 功率環路。加強絕緣讓 2EDS9265H 成為次級側控制的理想之選。
EiceDRIVER? 2EDF7275F 完美適用于噪聲高功率開關環境高邊和低邊 MOSFET主級側控制，實現穩健運行。強大的 4A/8A 拉/灌雙通道柵極驅動器，可在驅動 CoolMOS? 或 OptiMOS? 等高壓和中壓 MOSFET 時進行快速開關。兩個輸出通道均單獨隔離，可以靈活部署為浮動柵極驅動器，具有 150V/ns 極高 CMTI（共模噪聲抗擾度）。
2EDS和2EDF系列內部框圖
2EDB8259F
EiceDRIVER? 2EDB8259F是一款具有浮動輸出的雙通道隔離柵極驅動器IC。這款強大的5A/9A源/匯雙通道柵極驅動器具有非常高的150V/ns CMTI（共模瞬態抗擾度），可在高功率開關噪聲環境中與CoolMOS?、CoolGaN? GIT HEMT一起穩健運行。
反激控制器
低壓DC-DC隔離使用反激控制器ICE5QSBG實現，其支持共源共柵配置，并針對離線開關模式電源進行了優化。控制器采用經改善的數字降頻技術并支持專有準諧振操作，因此通過降低高低壓線路間的開關頻率差，其可在較寬的交流電壓范圍內實現低 EMI 和高效率。而增強型主動突發模式更是為待機功率范圍的選擇提供了靈活性。此外，ICE5QSBG 有寬的供電電壓工作范圍 (10.0～25.5 V)，功耗較低。控制器配備諸多保護功能，如支持輸入過壓和欠壓保護的可靠線路保護，可在故障情況下為電源系統提供全面防護。示例框圖如下：
反激式DC/DC中的MOSFET
反激式DC/DC中的MOSFET 采用IPA80R1K4P7，是800V CoolMOS? P7超結MOSFET系列，完全適合低功率SMPS應用，可完全滿足性能，易用性和性價比等市場需求。
方案原理圖
MCU部分
SiC驅動部分
MOSFET驅動部分
反激式控制部分
PCBA
底板
控制板
控制板電源板
軟件說明
本方案采用CLLC拓撲，初級LLC控制，次級SR控制，通過對電壓、電流、溫度的檢測，實現VMC控制，并實現各種保護，如峰值電流、過流、高低壓、過溫保護等。
軟件開發環境
實際測試
BUCK波形：黃（輸入高壓端MOS Vds）；綠（輸入高壓端諧振腔電流）；藍（輸出直流電壓）；紫（低壓同步整流信號）
BUCK輸入輸出測試數據：
BOOST波形：黃（輸入低壓端MOS Vds）；綠（輸出諧振腔電流）；藍（輸入諧振腔電流）;
BOOST輸入輸出測試數據：
方案主要參數與特點
輸入電壓: 350~430Vdc/44V~56Vdc
輸出電壓: 54V / 390V
最大輸出功率: 6.6KW
效率max: Buck mode: 98%；Boost mode: 97%
拓撲結構：CLLC
工作頻率: 48~250KHz
尺寸: 220mm*162mm*60mm
