隨著技術(shù)的發(fā)展，便攜式用電設(shè)備和備用電源系統(tǒng)延伸到社會(huì)的各個(gè)角落，因此對(duì)儲(chǔ)能設(shè)備有了更廣泛的需求。儲(chǔ)能設(shè)備通過(guò)從電源充電來(lái)收集和儲(chǔ)存能源，然后通過(guò)放電向負(fù)載供應(yīng)儲(chǔ)存的電能。充放電過(guò)程需精確管理，確保儲(chǔ)能設(shè)備安全、可靠且使用壽命長(zhǎng)。在大多數(shù)應(yīng)用中，充放電功能通常由兩個(gè)獨(dú)立的功率回路控制，以實(shí)施不同的控制目標(biāo)。但是，有些應(yīng)用需要快速?gòu)某潆娹D(zhuǎn)換為放電或從放電轉(zhuǎn)換為充電。這就要求在充電和放電操作之間實(shí)現(xiàn)無(wú)縫快速轉(zhuǎn)換，需要采用單個(gè)功率回路在線雙向充放電轉(zhuǎn)換的變換器。

全球領(lǐng)先的微控制器供應(yīng)商瑞薩推出的ISL81601EVAL1Z評(píng)估板為儲(chǔ)能設(shè)備充放電控制應(yīng)用提供了簡(jiǎn)單可靠的在線雙向DC/DC 功率轉(zhuǎn)換解決方案，既保證了充放電過(guò)程中的穩(wěn)定性，又保證了充放電過(guò)程中的快速性，同時(shí)由于采用單個(gè)功率回路，從而降低了成本。筆者有幸拿到一塊ISL81601EVAL1Z評(píng)估板，下面對(duì)該評(píng)估板進(jìn)行測(cè)評(píng)。

ISL81601EVAL1Z開(kāi)箱

評(píng)估板外包裝為白色瓦楞紙盒，表面印有瑞薩的logo和評(píng)估板型號(hào)，非常簡(jiǎn)潔。打開(kāi)包裝盒，ISL81601EVAL1Z評(píng)估板用防靜電包裝袋保護(hù)。評(píng)估板尺寸為130mmX100mm，約為一只手的大小。

1.評(píng)估板主要性能參數(shù)

2.相關(guān)資料

對(duì)于ISL81601EVAL1Z評(píng)估板，瑞薩在其官網(wǎng)上提供了詳細(xì)的資料，包括評(píng)估板用戶(hù)指導(dǎo)書(shū)、核心元器件的數(shù)據(jù)手冊(cè)、產(chǎn)品應(yīng)用介紹和評(píng)估板設(shè)計(jì)源文件。其中評(píng)估板設(shè)計(jì)源文件中包含電路原理圖、PCB圖、BOM（物料清單）和gerber文件。

3.硬件介紹：

評(píng)估板主要分為四大部分，輸入電路、輸出電路、功率電路和控制電路。其中，功率電路部分主要由評(píng)估板正面的電感和背面4個(gè)MOS構(gòu)成。控制電路主要由雙向4開(kāi)關(guān)同步升降壓控制器ISL81601及其周邊電路構(gòu)成。

控制電路

原理圖

ISL81601是ISL81601EVAL1Z評(píng)估板的核心元器件。它有32Ld 5mm x5mm QFN和38Ld 4.4mmx9.7mm HTSSOP兩種封裝。兩個(gè)封裝都使用了EPAD來(lái)提高散熱和噪音免疫。

ISL81601是雙向4開(kāi)關(guān)同步升降壓控制器，輸入端和輸出端均具有峰值和平均電流傳感和監(jiān)測(cè)功能。ISL81601采用專(zhuān)有的降壓升壓控制算法，升壓模式采用谷電流調(diào)制，降壓模式采用峰值電流調(diào)制?？梢赃M(jìn)行平滑的模式轉(zhuǎn)換。ISL81601有四個(gè)獨(dú)立的輸入和輸出電壓和電流控制回路。兩端固有峰值電流傳感和逐周電流限值可以在兩端和兩個(gè)方向的快速瞬態(tài)條件下提供瞬時(shí)電流限值，確保高運(yùn)行可靠性。

ISL81601具有多種保護(hù)功能。其在輸入和輸出端都有兩個(gè)電流監(jiān)測(cè)管腳，以便于恒流（CC）限制和其他系統(tǒng)管理職能。低壓下的CC操作可避免過(guò)載或短路條件下的任何失控情況。除了多層過(guò)流保護(hù)，它還提供過(guò)壓保護(hù)（OVP）、欠壓保護(hù)（UVP）、過(guò)溫保護(hù)（OTP），以及輸入和輸出的平均和峰值電流限制，以確保單向和雙向的高可靠性操作。

4.評(píng)估板工作流程：

下圖為ISL81601EVAL1Z的塊狀圖，從圖中可以看出，電路主要部分為ISL81601和四個(gè)MOS與一個(gè)電感構(gòu)成的升降壓電路。

ISL81601EVAL1Z塊狀圖

圖c 升降壓工作電路及相關(guān)波形

圖a、圖b、圖c分別顯示了3種由ISL81601控制的4開(kāi)關(guān)升降壓變換器的工作模式及相關(guān)波形。當(dāng)輸入電壓低于輸出電壓時(shí)，它以升壓模式運(yùn)行，如圖b所示。當(dāng)輸入電壓高于輸出電壓時(shí)，它以降壓模式運(yùn)行，如圖a所示。當(dāng)輸入電壓接近輸出電壓時(shí)，它以升降壓（一個(gè)降壓周期，后跟一個(gè)升壓周期）模式運(yùn)行，如圖c所示。

在這三個(gè)工作模式中均可實(shí)施雙向運(yùn)行。該變換器對(duì)正向和反向控制保持相同的 PWM 調(diào)制算法。電感器電流在正向功率轉(zhuǎn)換時(shí)為正，在反向功率轉(zhuǎn)換時(shí)為負(fù)。Rs_in 和 Rs_out 用于檢測(cè)輸入和輸出電流。通過(guò)控制器中的電流檢測(cè)運(yùn)算放大器設(shè)置適當(dāng)?shù)钠疲琁SL81601 便可檢測(cè)和控制輸入與輸出端的正負(fù)電流。

ISL81601EVAL1Z上電測(cè)試：

本次測(cè)試所需實(shí)驗(yàn)條件如下：

? 評(píng)估板ISL81601EVAL1Z

?直流電源若干

?萬(wàn)用表若干

?示波器

?電流探頭

?滑動(dòng)電阻

?輔助電阻

?電容組

上電測(cè)試內(nèi)容如下：

實(shí)驗(yàn)一、輸入電壓值的變化對(duì)輸出電壓值的影響。

實(shí)驗(yàn)二、負(fù)載電流值的變化對(duì)輸出電壓值的影響。

實(shí)驗(yàn)三、分析評(píng)估板效率。

實(shí)驗(yàn)四、觀測(cè)評(píng)估板雙向運(yùn)行工作情況。