瑞萨推出的ISL81601EVAL1Z评估板

随着技术的发展，便携式用电设备和备用电源系统延伸到社会的各个角落，因此对储能设备有了更广泛的需求。储能设备通过从电源充电来收集和储存能源，然后通过放电向负载供应储存的电能。充放电过程需精确管理，确保储能设备安全、可靠且使用寿命长。在大多数应用中，充放电功能通常由两个独立的功率回路控制，以实施不同的控制目标。但是，有些应用需要快速从充电转换为放电或从放电转换为充电。这就要求在充电和放电操作之间实现无缝快速转换，需要采用单个功率回路在线双向充放电转换的变换器。

全球领先的微控制器供应商瑞萨推出的ISL81601EVAL1Z评估板为储能设备充放电控制应用提供了简单可靠的在线双向DC/DC 功率转换解决方案，既保证了充放电过程中的稳定性，又保证了充放电过程中的快速性，同时由于采用单个功率回路，从而降低了成本。笔者有幸拿到一块ISL81601EVAL1Z评估板，下面对该评估板进行测评。

ISL81601EVAL1Z开箱

评估板外包装为白色瓦楞纸盒，表面印有瑞萨的logo和评估板型号，非常简洁。打开包装盒，ISL81601EVAL1Z评估板用防静电包装袋保护。评估板尺寸为130mmX100mm，约为一只手的大小。

1.评估板主要性能参数

2.相关资料

对于ISL81601EVAL1Z评估板 ，瑞萨在其官网上提供了详细的资料，包括评估板用户指导书、核心元器件的数据手册、产品应用介绍和评估板设计源文件。其中评估板设计源文件中包含电路原理图、PCB图、BOM（物料清单）和gerber文件。

3.硬件介绍：

评估板主要分为四大部分，输入电路、输出电路、功率电路和控制电路。其中，功率电路部分主要由评估板正面的电感和背面4个MOS构成。控制电路主要由双向4开关同步升降压控制器ISL81601及其周边电路构成。

控制电路

原理图

ISL81601是ISL81601EVAL1Z评估板的核心元器件。它有32Ld 5mm x5mm QFN和38Ld 4.4mmx9.7mm HTSSOP两种封装。两个封装都使用了EPAD来提高散热和噪音免疫。

ISL81601是双向4开关同步升降压控制器，输入端和输出端均具有峰值和平均电流传感和监测功能。ISL81601采用专有的降压升压控制算法，升压模式采用谷电流调制，降压模式采用峰值电流调制。可以进行平滑的模式转换。ISL81601有四个独立的输入和输出电压和电流控制回路。两端固有峰值电流传感和逐周电流限值可以在两端和两个方向的快速瞬态条件下提供瞬时电流限值，确保高运行可靠性。

ISL81601具有多种保护功能。其在输入和输出端都有两个电流监测管脚，以便于恒流（CC）限制和其他系统管理职能。低压下的CC操作可避免过载或短路条件下的任何失控情况。除了多层过流保护，它还提供过压保护（OVP）、欠压保护（UVP）、过温保护（OTP），以及输入和输出的平均和峰值电流限制，以确保单向和双向的高可靠性操作。

4.评估板工作流程：

下图为ISL81601EVAL1Z的块状图，从图中可以看出，电路主要部分为ISL81601和四个MOS与一个电感构成的升降压电路。

ISL81601EVAL1Z块状图

图c 升降压工作电路及相关波形

图a、图b、图c分别显示了3种由ISL81601控制的4开关升降压变换器的工作模式及相关波形。当输入电压低于输出电压时，它以升压模式运行，如图b所示。当输入电压高于输出电压时，它以降压模式运行，如图a所示。当输入电压接近输出电压时，它以升降压（一个降压周期，后跟一个升压周期）模式运行，如图c所示。

在这三个工作模式中均可实施双向运行。该变换器对正向和反向控制保持相同的 PWM 调制算法。电感器电流在正向功率转换时为正，在反向功率转换时为负。Rs_in 和 Rs_out 用于检测输入和输出电流。通过控制器中的电流检测运算放大器设置适当的偏移，ISL81601 便可检测和控制输入与输出端的正负电流。

ISL81601EVAL1Z上电测试：

本次测试所需实验条件如下：

• 评估板ISL81601EVAL1Z

• 直流电源若干

• 万用表若干

• 示波器

• 电流探头

• 滑动电阻

• 辅助电阻

• 电容组

上电测试内容如下：

实验一、输入电压值的变化对输出电压值的影响。

实验二、负载电流值的变化对输出电压值的影响。

实验三、分析评估板效率。

实验四、观测评估板双向运行工作情况。