铅酸蓄电池自 1859 年问世以来，经历了近 160 年的发展，现在被广泛运用于社会生产生活的各个领域。铅酸蓄电池具有成本低、可靠性高、生产工艺成熟等特点，但它与锂电池相比，能量密度低、体积大、循环寿命短、输出功率低、生产过程会产生环境污染。为了适应市场需求，本公司开发了采用锂电池模块完全替代铅酸蓄电池的相关产品。

本公司开发的采用锂电池模块完全替代铅酸蓄电池的具体方案如图1所示。方案中，锂电池采用单节三元锂电池并联成组，额定电压为3.7V，锂电池组输出电压经过一个DC/DC高频开关电源转换模块，输出额定12V电压，输出连接到输出接口，以上部分采用金属外壳整体封装，与铅酸蓄电池同样的体积，存储能量是铅酸蓄电池的2倍。

 图1 锂电池模块完全替代铅酸蓄电池的具体方案

本产品的 是DC/DC高频开关电源转换模块的设计，目前本产品采用了双向BUCK-BOOST拓扑结构，以TI的DSP芯片TMS320F28035PNT作为控制 ，实现数字DC/DC开关电源转换。双向BUCK-BOOST拓扑结构如图2所示。TMS320F28035PNT的控制作用如图3所示。TMS320F28035PNT实时监测锂电池和输出的电压电流，输出PWM控制BUCK-BOOST电路，实现输出端模拟铅酸蓄电池端电压与SOC的曲线关系，使本产品具备适用所有铅酸蓄电池应用的场景，能够适用所有铅酸蓄电池的充电机。

图2 双向BUCK-BOOST拓扑结构

图3 TMS320F28035PNT的控制作用

基于控制成本，扩大供货渠道和保证原材料供应的目的，本产品的所有元器件均需要能够国产替代，主控芯片DSP我们选用了进芯电子的ADP32F035QP80S，它与TMS320F28035PNT具有相同的引脚，功能上能够实现完全的pin-to-pin直接替换，电路板无需做任何更改。ADP32F035QP80S替换TMS320F28035PNT后的电路图如图4所示。ADP32F035QP80S替换TMS320F28035PNT后的实物电路板如图5所示。

图4 ADP32F035QP80S替换TMS320F28035PNT后的电路图

图5 ADP32F035QP80S替换TMS320F28035PNT后的实物电路板

本产品的主控芯片DSP有几个关键参数必须达到，如主频达到60MHz，14通道PWM输出，CAN总线通信，32位运算能力，外加一个控制律加速器（32位浮点运算），这些主要性能参数ADP32F035QP80S均能满足，并且ADP32F035QP80S能够采用TI的CCS编程环境进行软件设计和调试，与TMS320F28035PNT在软件设计上完全兼容，可以使用同一个 调试工具。在实际的产品测试中，采用ADP32F035QP80S的锂电池替代模块，在输出功率、温升、动态响应、数据通信，输出电压电流的控制精度等方面完全 够达到采用TMS320F28035PNT的模块的性能指标。下表中对两个芯片的主要参数进行对比。