48V輕混動係統的核心部件主要包括48V的啟動電機
，用於儲存回收能量的鋰離子電池組，以及用於48V與12V電壓之間轉化的雙向DC/DC變換器。如下圖所示，係統中12V電池和48V電池可通過雙向DC/DC變換器對電池進行充放電
，從而實現電能共享。

 

 

關於雙向DC/DC 變換器，市麵上流行的主要有兩種解決方案：使用DSP實現的數字方案和使用分立器件實現峰值電流控製的模擬方案。DSP方案設計靈活，但是開發難度較大，從而開發周期比較長，而且整體成本較高；分立器件模擬方案成本相對於DSP方案來說較低，但缺點是可靠性較低，而且因為器件眾多，設計調試相對複雜，開發周期也比較長。

 

為了降低48V輕混係統中雙向DC/DC 變換器的開發難度，德州儀器單芯片模擬解決方案LM5170-Q1應運而生。如下圖所示，LM5170-Q1將雙向DC/DC 變換器所需的控製、驅動、采樣
、保護電路集成在單個芯片中
，大大降低了係統設計難度，有助於縮短係統開發周期並提高係統的可靠性。

 

LM5170-Q1具有以下特點，可為係統中48V電池和12V電池提供大功率
、雙向高精度充電管理：

 

● 內部集成雙路5A MOSFET半橋驅動器
，單芯片可以支持高達1500W的輸出功率

● 支持多芯片交錯並聯，已滿足更大功率設計要求

● 支持單芯片雙相交錯控製，可以有效降低電感感值，電容容值及輸入輸出電壓紋波

● 支持平均電流控製模式，內置65V高壓高邊電流檢測運放可以支持1%的輸出電流精度

● DIR 引腳可以輕易的實現雙方向控製

 

 

下圖展示了使用多片LM5170-Q1錯相並聯的例子，實現3.2kW 到8kW輸出功率的設計要求。

 

 

 

對於多相位大功率 (>=2片)的應用場景，LM5170-Q1的平均電流控製模式顯的尤為重要。采用傳統的多相位峰值電流控製模式
，每一相電流誤差為15%左右，設計時不得不按照最差條件選擇更大電流的電感。而LM5170-Q1采用平均電流控製模式，可以使輸出電流精度控製在1%
，降低了電感飽和電流的設計要求，使用更低成本、更小尺寸的電感即可滿足同樣的輸出功率要求。要知道
，大電流（如>50A）電感的成本是相當高的，通過下表兩種不同控製模式的電感成本比較，可見LM5170-Q1對於係統BOM成本的節省是相當可觀的。

 

 

相對於DSP數字方案，LM5170-Q1也同樣可以提供更優越的性能和更好的整體成本，下表為LM5170-Q1方案和DSP數字方案的比較：

 

 

綜上所述，無論是相對於傳統的分立器件實現峰值電流控製方案，還是DSP數字控製方案，LM5170-Q1都可以提供更優越的性能和更好的整體成本。

 

為了讓用戶更容易的評估LM5170-Q1的性能，縮短項目開發周期，TI提供了一套適用於 12V/48V 汽車係統的雙向直流/直流轉換器參考設計，用戶可在TIDA-01168頁麵上查看詳細的設計文檔和測試結果。

 

 

 

推薦閱讀：