汽車電源設計人員必須選擇拓撲和控制器，除了滿足外形和效率等規格要求外，還需滿足國際標準化組織 26262 確定的汽車安全完整性等級標準。過去，設計人員使用在半橋拓撲中配置的簡單模擬脈寬調制 (PWM) 控制器。但是，對于需要高級保護或更高效率的系統，PWM 控制器無法滿足要求。

全新的混合動力汽車或電動汽車 (EV) 需要更高的功率密度、輕負載性能和更高的可靠性，從而更大限度地延長續航里程和提高安全性，鼓勵設計人員探索用于動力總成系統（例如輔助、冗余、分布式和區域模塊）的新型架構。為了減少排放，摩托車、高爾夫球車、叉車甚至割草機制造商正在投資購買電壓更高的電池組、電動模型和充電基礎設施。輕型電動汽車 (LEV) 設計人員需要能夠提供高功率密度但不影響成本或可靠性的產品。

與基于 PWM 控制器的半橋轉換器相比，由于配有固有的諧振和零電壓開關 (ZVS)，電感器-電感器-電容器 (LLC) 拓撲可以提供更好的效率和電磁兼容性 (EMC)。但是，盡管 LLC 拓撲具有諸多優勢，例如超低待機功耗和可聽到的噪聲低，但 EV 制造商一直不愿使用 LLC 拓撲，因為工作輸入電壓范圍有限。汽車直流/直流轉換器需要寬輸入和/或輸出電壓的支持或者兩者的支持，才能在冷啟動、瞬態或碰撞相關事件中保持性能。

UCC25661 (Q1)等 LLC 控制器的技術創新為汽車和 EV 充電應用中的 LLC 拓撲提供了新的用例。在電動汽車中，LLC 拓撲可用于冗余、輔助、區域模塊或關閉電源。在 LEV 中，LLC 拓撲可用于板載直流/直流轉換器或非車載充電器/適配器。在這些應用中，為了最大限度地延長車輛續航里程和節省成本，必須提高效率和減小尺寸，尤其是在車輛中分布了多個 LLC 轉換器的情況下，具體的區模塊如圖 1所示。

圖 1：區域架構

使用 LLC 拓撲在汽車系統中實現更高的功率密度

磁性元件通常決定了隔離式電源的尺寸和重量。尺寸與開關頻率成反比，因為以固定輸出功率在每個開關周期中需要存儲或輸送的能量更少。

UCC25661-Q1LLC 控制器中的750kHz 諧振頻率有助于縮小磁性元件的尺寸和重量，從而節省成本并提高可靠性。在車輛中分布的許多 LLC 轉換器強化了使用更小、更輕的磁性元件的優勢。

PWM 控制器能支持高頻運行，但其硬開關特性意味著在沒有大型 EMI 濾波器的情況下，要符合 EMI 限制要求（例如國際無線電干擾特別委員會 (CISPR) 25中規定的 EMI 限制）可能具有挑戰性。LLC 控制器具有固有的軟開關特性，這是因為它們在功率級中具有一個諧振回路。因此，與硬開關半橋拓撲相比，LLC 拓撲產生的傳導 EMI 和開關損耗更少。

圖 2說明了硬開關和軟開關 (ZVS) 之間的差異。

圖 2：半橋 PWM 控制器與 LLC 控制器之間開關事件的示例波形

借助 IPPC 解鎖新用例

UCC25661-Q1LLC 控制器包括TI 的輸入功率比例控制 (IPPC)，可支持電池充電（輕量 EV 適配器，充電站或輔助電源）等寬輸出電壓應用。IPPC 還支持電動汽車中電池供電型直流/直流系統的寬輸入電壓應用。LEV 正從 12V 到 36V 的低壓電池組過渡到 48V 甚至高于 96V 的更高電壓，從而更大限度地擴大續航里程。

支持寬輸出電壓范圍，工程師能夠設計 LLC 轉換器，避免在電池電壓較低時進入突發模式，從而延長電池壽命。在調優突發模式性能穩定性時，IPPC 還會縮短開發時間。UCC25661-Q1中的 IPPC 能大幅降低控制器的供電開關頻率，從而能突破 LLC 控制律的傳統限制。這樣做可以讓工程師避免在車內和車外電池應用中出現不必要的過載保護。

當禁用功率因數校正而不觸發過載功率限制時，IPPC 還能更有效地提供功率?；旌贤话l模式不僅可以更大限度地降低可聽得見的噪聲，還可以改善輕負載和空載性能，這對于防止電池耗盡非常重要。

UCC25661-Q1具有強大的保護功能，例如預偏置啟動、軟啟動和電容區規避功能，這些功能有助于實現高度可靠的電源設計。

通過集成功能簡化和保護電源單元

UCC25661-Q1的自適應軟啟動功能可穩定并緩慢斜升其電源電壓，從而使連接到 VDD 引腳的電容器在啟動之前充滿電，并保護電源免受過大的浪涌電流的影響。

根據負載條件，使用 LLC 控制器的電源轉換器可在電容或諧振區域工作。在電容區運行可能會對功率級造成災難性損壞。雖然大多數 LLC 控制器在檢測到電容區運行情況后可以停止運行，但UCC25661-Q1具有電容區規避功能，可終止柵極驅動，從而防止損壞。

結語

電動汽車依靠 LLC 拓撲等隔離式電源拓撲的改進和 IPPC 等控制方法來定義直流/直流轉換器，支持下一代架構?；赨CC25661-Q1LLC 控制器的隔離式直流/直流轉換器可在相同或更小的外形尺寸內更高效地提供功率，同時保持性能。