贝能推出6.6kW双向DC/DC电源方案采用全数字控制，实现高效双向直流电转换

贝能基于6.6kW双向DC/DC电源方案，此方案由Infineon的单片机XMC4400-F100、碳化硅IMT65R022M1H、 OptiMOS™ IPT010N08NM5和CoolMOS™ IPA80R1K4P7、隔离驱动器2EDS9265H和2EDB8259F/2EDF7275F、准谐振反激式控制器ICE5QSBG等器件构成。

该方案采用全数字控制，并基于CLLC拓扑结构，能够根据功率流向的不同，实现高效能和高功率密度的双向直流电转换功能。

主要硬件构成

主控

主控MCU为Infineon的XMC4400-F100，将先进的外设集与行业标准的ARM^®Cortex™-M4 结合在一起，120MHz的主频，包括单周期DSP MAC和浮点运算单元( FPU )。12位的ADC带70 ns的采样时间，确保快速反应时间和更紧凑的控制回路；150ps分辨率的高精度PWM单元使其特别适用于太阳能逆变器、SMPS和不间断电源( UPS )等应用中的数字电源转换。

XMC4400-F100框图

SiC MOSFET

SiC MOSFET采用R_DS(on)为22mΩ的IMT65R022M1H，I_D为79A @25℃和64A@100℃，耐压650V，采用TOLL封装，与D²PAK相比，降低了热阻抗，再加上独创的xt互连，可实现更高密度的设计和更高的开关频率操作，22mΩ的产品非常适合高功率DC/DC。

80V 功率 MOSFET

IPT010N08NM5是英飞凌同类产品中R_DS(on)最好的 80V 功率 MOSFET，采用 TOLL封装，R_DS(on)为1.05mΩ，是在 25˚C 和 175˚C 条件下具备业界最低的导通电阻。OptiMOS™ 5 硅技术是英飞凌最新一代的功率 MOSFET，专为数字电源的同步整流而设计。

隔离驱动器

SiC的驱动器采用快速稳健的双通道加强绝缘 MOSFET 栅极驱动器2EDS9265H。其采用 300mil DSO-16 封装，专为高性能功率转换应用而设计。强大的 4A/8A 拉/灌双通道栅极驱动器可有效提高半桥器件CoolSiC™ MOSFETs 650V效率。37ns的较短传播延迟，久经温度和生产考验，时序依旧极为精准稳定，上述两者可进一步提高跨电气隔离的功率级或多相/多电平拓扑的效率。输出的反向电流能力高达5A，共模瞬变抗扰度 (CMTI) 稳健性可达150V/ns，适用于高 dv/dt 功率环路。加强绝缘让 2EDS9265H 成为次级侧控制的理想之选。

EiceDRIVER™ 2EDF7275F 完美适用于噪声高功率开关环境高边和低边 MOSFET主级侧控制，实现稳健运行。强大的 4A/8A 拉/灌双通道栅极驱动器，可在驱动 CoolMOS™ 或 OptiMOS™ 等高压和中压 MOSFET 时进行快速开关。两个输出通道均单独隔离，可以灵活部署为浮动栅极驱动器，具有 150V/ns 极高 CMTI（共模噪声抗扰度）。

2EDS和2EDF系列内部框图

2EDB8259F

EiceDRIVER™ 2EDB8259F是一款具有浮动输出的双通道隔离栅极驱动器IC。这款强大的5A/9A源/汇双通道栅极驱动器具有非常高的150V/ns CMTI（共模瞬态抗扰度），可在高功率开关噪声环境中与CoolMOS™、CoolGaN™ GIT HEMT一起稳健运行。

反激控制器

低压DC-DC隔离使用反激控制器ICE5QSBG实现，其支持共源共栅配置，并针对离线开关模式电源进行了优化。控制器采用经改善的数字降频技术并支持专有准谐振操作，因此通过降低高低压线路间的开关频率差，其可在较宽的交流电压范围内实现低 EMI 和高效率。而增强型主动突发模式更是为待机功率范围的选择提供了灵活性。此外，ICE5QSBG 有宽的供电电压工作范围 (10.0～25.5 V)，功耗较低。控制器配备诸多保护功能，如支持输入过压和欠压保护的可靠线路保护，可在故障情况下为电源系统提供全面防护。示例框图如下：