新能源汽车OBC开源方案：PFC+LLC拓扑设计与DSP控制

1. 项目背景与核心价值

在新能源汽车快速普及的今天，车载充电机（OBC）作为连接电网与动力电池的关键部件，其性能直接影响充电效率和电池寿命。这个开源项目聚焦OBC中最核心的功率变换环节，提供了完整的PFC+LLC拓扑实现方案。我拆解过市面上十余款主流OBC方案，发现采用数字信号处理器（DSP）控制的交错并联PFC+LLC架构已成为行业主流设计，但完整开源的高质量参考设计却非常稀缺。

该项目最大的实用价值在于：给出了从硬件设计到软件算法的全栈实现，特别是DSP源码中包含了PFC的电压环、电流环控制，以及LLC的频率调制策略等关键算法。对于电源工程师而言，这相当于获得了一个经过验证的参考平台，可以快速验证自己的拓扑改进或控制算法优化。

2. 系统架构解析

2.1 整体功率拓扑设计

该方案采用经典的两级式结构：前级为交错并联Boost PFC，后级为半桥LLC谐振变换器。这种组合在6.6kW以下OBC中具有显著优势：

• 交错PFC降低输入电流纹波（实测THD<5%）
• LLC实现全负载范围的软开关（ZVS/ZCS）
• 系统整体效率可达94%以上（230VAC输入时）

硬件设计上特别值得注意的是：

• PFC级采用2相交错，每相使用SiC二极管（如C3D06060A）
• LLC谐振腔参数计算精确（Lr=22μH, Cr=100nF）
• DSP选用TI的TMS320F28035，兼顾性能和成本

2.2 关键硬件设计要点

2.2.1 PFC级设计细节

• 输入EMI滤波采用π型结构，差模电感选用铁硅铝磁环
• 升压电感采用PQ2625磁芯，两相电感量偏差控制在±3%以内
• 开关管选用IPW60R041C6（600V/41mΩ），栅极驱动加入负压关断

2.2.2 LLC级设计细节

• 谐振电容使用薄膜电容（如MKP系列）
• 变压器采用分层绕制，原副边间加屏蔽层
• 同步整流管选用OptiMOS™系列（如IPD90N04S4）

重要提示：PCB布局时需特别注意功率回路面积最小化，建议使用4层板设计，将大电流路径放在内层。

3. 软件控制算法实现

3.1 PFC控制策略

源码中实现了基于平均电流法的双环控制：

c复制// 电压外环PID计算
void PFC_Voltage_