芯文芯事丨基于RH850/P1x的双向DC-DC变换器设计

图1BDC拓扑结构

基本的非隔离BDC变换器拓扑是升压级和反并联连接的降压级的组合，其拓扑结构如图1所示。

图26相BDC拓扑结构

为了提高功率密度，在高功率密度BDC变换器应用中发明了更小电感的多相电流交错技术，其具有较小的器件电流应力和更高效率的优点。图2所示是6相非隔离BDC转换器拓扑，相开关为60度相移控制，总电流纹波将变得相对较小，因此使用小电容在低压侧和高压侧都可承受电压纹波。

图36相12路移相互补PWM波形图

图4BDC系统框图

图4是使用RH850/P1M实现BDC的系统框图。主要使用到RH850/P1M内部如下的模块和功能：

A、TSG30和TSG31定时器模块：产生6相12路移相互补PWM，每相PWM的占空比独立可调；在上桥臂PWM高电平中间点触发ADC采样；

B、TAUD定时器：在上桥臂PWM高电平中间点触发ADC采样；

C、PIC1A内联模块：保持TSG30、TSG31、TAUD0、TAUD1定时器同步；

D、PIC2B内联模块：A/D触发设定；

E、ADCD模块：A/D采样电流、电压等模拟信号，触发DMAC传输；

F、DMA模块：自动传输A/D采样结果到RAM。

图5HSP-PWM工作时序图

为了产生BDC需要的移相PWM，将使用到TSG3模块的HSP-PWM高精度移相PWM模式，图5是单个TSG3x模块的HSP-PWM工作模式的时序图，单个TSG3x模块可以产生3相移相互补PWM。

图6A/D触发设置框图

为了保证BDC控制的精度，通常会在每相的上桥臂PWM高电平中间点触发A/D采样，图6是TSG3的A/D触发设置框图。

为了补充TSG3的A/D触发点，使用TAUD定时器增加2个A/D触发点，因此最多6个触发点设置如下：

TSG30DCMP0E:1st phase

TSG30DCMP1E:2nd phase

INTTAUD0I7:3rd phase

TSG30DCMP0E:4th phase

TSG30DCMP1E:5th phase

INTTAUD1I7:6th phase

图76相移相互补PWM波形图

图7是6相移相互补PWM输出时，其中H1、H2、H3和L1通道的波形图，可以看到H1、H2、H3通道之间保持移相，H1和L1通道之间包含死区时间。

图86相移相互补PWM电流采样点

图8是6相移相互补PWM输出时，其中H1、H2、H3和电流采样点的波形图，可以看到H1、H2、H3通道之间保持移相，在H1和H2高电平中间点触发A/D采样。

图9DMAC传输完成时序图

图9是DMAC完成传输A/D转换结果的时序图，在每10个PWM周期后完成自动搬运数据，满足设计要求。

本文分析了BDC基本原理，并基于瑞萨电子RH850/P1x开发了BDC的系统方案，重点阐述了BDC中移相互补PWM产生、控制，以及相电流自动采样和自动传输等实现机制，实验证明RH850/P1x非常适合BDC的应用。