基于新型双向整流器的锂电池充放电装置研究
3 主电路硬件参数设计
主电路硬件参数的设计包括L1，L2、初次级开关管的选型以及隔离驱动电路的设计等。
3．1 滤波电感参数的设计
由于两个电感完全一样，故设计其中一个电感L1即可。开关管工作频率fs=42 kHz，半桥开关管最大占空比D=0．4，输出电压5 V，电感电流为30 A，电感电流纹波取±5％，变压器次级倍流整流管导通压降与线路压降之和△u=0．2 V，由此可得L1=(1-D)(Uo+0．2)／(fs△iL 12)=25μH。
3．2 MOSFET的选型
(1)半桥开关管的选型
设定Ud=360 V，故半桥开关管工作在高压状态下，其选型主要考虑耐压，过电流能力和内部快恢复二极管的恢复时间等。电路中VQ1，VQ2选用N沟道MOSFET管IXTP14N60P，其额定电压为600 V，额定电流为14 A，内部反并联二极管恢复时间小于400 ns，完全可以满足电路要求。
(2)变压器次级同步整流管选型
由于变压器次级输出属于低压大电流(5 V／60 A)的工况，为减小损耗，同步整流管的导通电阻越小越好，同时，较短的MOSFET开通和关断时间对提高效率也很关键。因此VQ3，VQ4采用低压大电流功率开关管IXTQ200N06P，其漏源极额定电压为600 V，额定电流为200 A，导通电阻低于6 mΩ，开通时间和关断时间分别为35 ns和90 ns。
3．3 隔离驱动电路的设计
(1)半桥隔离驱动电路的设计
隔离驱动电路是控制电路与功率电路之间的信号接口。为了保证系统具有良好的抗干扰能力，同时实现DSP输出的PWM信号对功率电路
开关管的有效驱动，采用带隔离功能的悬浮自举半桥驱动芯片SI8223作为该系统的隔离驱动电路主控芯片。
(2)变压器次级倍流整流管驱动电路的设计
由于变压器次级倍流整流管实质为大电容负载，其驱动芯片要有较强的驱动能力，因此采用两片大电流MOSFET驱动芯片UCC27321对其进行驱动。该芯片具有9 A的峰值电流驱动能力，能够快速地驱动MOSFET开关管，在10 nF的负载下，其上升时间和下降时间的典型值仅20 ns，并且有使能保护引脚，增强了系统可靠性。
4 充放电算法的实现
电池充电时采用先恒流(电流PI调节)限压，再恒压(电压PI调节)限流的控制方法，其算法框图如图3所示。电池放电时采取恒流(电流PI调节)限压的控制方式，即使电池以一定电流放电，当放电端电压小于限定值时，停止电池放电。本文引用地址：//m.amcfsurvey.com/article/177340.htm
5 实验结果
实际搭建了基于双向DC／DC同步半桥整流器的锂电池充放电装置的样机，对单个200 Ah的锂动力电池充电、放电实验，充放电电流60 A，电压5 V。图4a为双向DC／DC同步半桥整流器充放电时其4个开关管VQ1～VQ4的驱动信号upwmVQ1～upwmVQ4波形。显然，这4路信号上升和下降速度均较快，同时，前两者占空比完全相等，相位相差180°，upwmVQ1和upwmVQ3，upwmVQ2和upwmVQ4刚好互补导通，与前文的分析完全一致。图4b为双向DC／DC同步半桥整流器输出到电池的充放电5 V电压，显然波形较平滑，纹波较小，完全能满足锂动力电池的充放电要求。
6 结论
介绍了一种先进的基于双向DC／DC同步半桥整流器的锂动力电池充放电方案，对装置的硬件和算法进行了设计。最后搭建了实验平台，输出电压波形稳定，纹波小，能够较好地实现锂动力电池的充放电要求，验证了该装置电路拓扑结构及控制方案的可行性，为未来动力锂电池充放电设备的进一步研制提供了借鉴。
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