【应用】国产驱动光耦HGD3120S助力交流充电桩控制引导设计，输出峰值电流高达2.5A

时间： 2022-06-16 来源：世强

技术问答

随着油价的不断上调，燃油车用车的成本越来越高，新能源车成为目前出行的最近低成本方式，因此电动汽车将快速发展，而电动汽车发展的基础设备充电桩也成为重中之重不断发展，充电桩分直流和交流桩，本将充电的细节进行展开，尤其是涉及到BMS的控制导引电路部分。在使用交流充电的时候会涉及到交流充电桩通过充电枪给电动汽车，车载OBC提供交流输入从而给电动汽车的动力电池充电如下图1所示。

图1 交流充电场景示意图

讲到这里首先了解一下车辆插座处定义，如下图2所示，交流充电枪接口示意图，它共有7个引脚，其中CC为充电连接确认引脚，CP为充电导引引脚。插头与插座在互插过程中，PE最先连接，确保有一个稳定的地平台，CCCP最后连接，类似于高压互锁确认功能，拔出时，顺序则相反。

图2 控制导引电路原理图、交流充电枪接口定义

如上图2所示，整个充电的过程是S1开关将选择与12V和PWM两个接口处选择导通，用于确认车辆的连接状态，S2位于汽车内部控制器上，用于确认车辆是否充电准备就绪，当车辆满足充电条件时，BMS将S2闭合，S3位于充电插头处，与充电枪上的机械锁联动，默认是导通状态，用于车辆确认插头的连接状态，当按下充电枪机械按键、准备插枪时，S3是断开的，R4与RC成串联状态，插入后，松开按键，S3又变回导通状态，将R4短路。其中CP为控制确认信号线路，在完成插头与插座连接状态检测后，启动充电后，于是开关S1将和12V端接触，状态切换至PWM连接状态，供电控制装置发出PWM信号。再次通过检测点B1、检测点B2的电压信号判断车辆是否准备就绪，如就绪则通过闭合K使交流供电回路导通。

图3 驱动光耦 HGD3120S用于控制导引电路示意

针对交流充电桩控制引导设计，首先在驱动设计时必须考虑到隔离，为了保证PWM信号和强电部分隔离，因此在设计车辆导引系统，CP信号调制时需要选择一款隔离驱动芯片来对供电控制装置发出的PWM信号进行隔离保护。

本文重点介绍关于国产华联驱动光耦HGD3120S助力交流充电桩控制引导设计，共模抑制比高达50kV/μs，该驱动芯片可完全兼容市面上主流光耦、容耦的隔离器件，在性能和可靠性方面更加出色，内部由砷化铝镓红外发光二极管耦合到一个集成推挽电路的功率输出端组成，占用PCB小，集成度高，物料少，同时因集成度高，减少了在PCB上的走线，提高了电路的可靠性，具有更宽的工作温度范围-40℃~105℃、更低的信号传输延时最大值为500ns、开关速度快，输入、输出间绝缘电压高VISO≥5000Vrms，更高的共模抑制能力CMH，CML = ±35 kV/μs MIN、更快速的响应时间上升时间30s typ、下降时间20s typ，2.5A的驱动能力，带滞后欠压闭锁功能，RDS(ON)典型值仅1Ω，功耗更小，电源电压额定值宽至15至30V，产品性能上具有明显的竞争优势。

综上所述，国产华联驱动光耦HGD3120S助力交流充电桩控制引导设计，具有以下几点优势：

1、输出峰值电流最大2.5A，驱动能力强；

2、高共模瞬态抑制CMTI可高达50kV/μs，可有效抵抗共模噪声，可提高了整体产品的可靠性；

3、更好的动态特性，传播延迟最大500ns、具有更快的开关速度，满足高频的应用；

4、更高的安全性，具有驱动欠压保护功能，当驱动正压低锁定阈值时输出停止有效进行保护；

5、成熟批量产品，兼容封装，无需改板设计，简化设计电路，国产器件在交期和价格上有优势，提升客户产品在市场竞争力。

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