動力電池充電器解決方案

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，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充電在公共充電領域將發揮重要作用，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充電系統包括一個AC/DC轉換器，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校正（PFC）以提升功率因數，從而滿足地區性的規則標準。在反極器的中心是一個實時C2000微控制器。這個控制器經過編程為控制回路實現所需的電源管理功能，包括采用PCF的AC/DC和DC/DC，從而為電池創建所需的元素。C2000控制器包括先進的外設，如高精度PWM輸出和ADC，其設計用于讀取ADC并在一個單獨的時鐘循環內調節PWM，以實現實時控制。

圖1 DK-LM3S9B96開發板方框圖

由于C2000管理著電源，因此主機控制器有責任采用通信模塊所提供的信息和感應的溫度來驅動與板上電池組的直接通信。充電狀態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將發送到Level 3充電系統的顯示器。

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境之間需要進行隔離處理。TI的數字隔離器具有由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。在與隔離的電源聯合應用時，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功能，如MOSFET驅動器、感應器反饋、芯片電源和通信收發器。

簡易系統上的通信可以通過一個單獨的處理器進行控制。像Level 3充電系統這樣、更多的具有復雜顯示器和線性計帳/報告功能的系統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）運行保證了數據的完整性，同時使系統成本降低。這樣一來，這一標準將會權衡現有的電源線架構，并提供了一個集成智能監視的高性價比方式，并對新的汽車系統進行控制。數據率可以根據現有標準，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計中支持數種調制和標準。開發者可以在一個單獨的設計中執行SFSK ICE61334，PRIME和G3標準以及FlexOFDM標準，實現OFDM的定制化，并對于即將推出的標準具有適用性。另外，可能需要將無線通信和/或RFID用作為第二通信協議及認證和計費的方式。

Stellaris LM3S2000系列，設計用于控制器局域網(CAN)應用，利用Bosch CAN網絡技術（這是短程工業網絡的黃金標準）拓展了Stellaris系列。它的推出標志是采用革命性ARM Cortex-M3內核的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內核微控制器的所有優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內核的Stellaris系列提供了對于強大的開發具系統、軟件和行業知識的直徑訪問路徑。那些將更換使用Stellaris的設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，設計者可以在對$1~1GHz的兼容發展路線圖充滿信心的基礎上進行ARM子系統。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指令集的實現產品。通過極為快速的響應，Thumb-2技術整合了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用中。這些開創性的產品讓客戶可以通過相當于之前8位和16位器件的價格實現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 單循環閃存；預取緩沖器將性能提高至50MHz 以上

– 96kB單循環SRAM

–內部ROM，載有StellarisWare軟件

? Stellaris外設驅動器資料庫

? Stellaris啟動加載器

?高級加密標準(AES)密碼使用表

?循環冗余碼校驗 (CRC)錯誤檢測功能

?外部外設接口 (EPI)

–適用于外部外設的8/16/32位專用型平型總線

–支持SDRAM， SRAM/閃存，FPGAs，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（一個具有解調器控制和狀態的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

?高度靈活的引腳結合，允許采用 GPIO或多種外設功能中的一種

?獨立的可配置為2mA、4mA或8mA驅動性能

?最高4個GPIO可以具有18 mA的電流驅動性能

?先進的運動控制

–八個高級PWM輸出，適用于運動和能源應用

–四個故障輸出，可推進低延遲關斷

–兩個積分編碼器輸入 (QEI)