隨著技術的發展，便攜式用電設備和備用電源系統延伸到社會的各個角落，因此對儲能設備有了更廣泛的需求。儲能設備通過從電源充電來收集和儲存能源，然后通過放電向負載供應儲存的電能。充放電過程需精確管理，確保儲能設備安全、可靠且使用壽命長。在大多數應用中，充放電功能通常由兩個獨立的功率回路控制，以實施不同的控制目標。但是，有些應用需要快速從充電轉換為放電或從放電轉換為充電。這就要求在充電和放電操作之間實現無縫快速轉換，需要采用單個功率回路在線雙向充放電轉換的變換器。

全球領先的微控制器供應商瑞薩推出的ISL81601EVAL1Z評估板為儲能設備充放電控制應用提供了簡單可靠的在線雙向DC/DC 功率轉換解決方案，既保證了充放電過程中的穩定性，又保證了充放電過程中的快速性，同時由于采用單個功率回路，從而降低了成本。筆者有幸拿到一塊ISL81601EVAL1Z評估板，下面對該評估板進行測評。

ISL81601EVAL1Z開箱

評估板外包裝為白色瓦楞紙盒，表面印有瑞薩的logo和評估板型號，非常簡潔。打開包裝盒，ISL81601EVAL1Z評估板用防靜電包裝袋保護。評估板尺寸為130mmX100mm，約為一只手的大小。

1.評估板主要性能參數

2.相關資料

對于ISL81601EVAL1Z評估板，瑞薩在其官網上提供了詳細的資料，包括評估板用戶指導書、核心元器件的數據手冊、產品應用介紹和評估板設計源文件。其中評估板設計源文件中包含電路原理圖、PCB圖、BOM（物料清單）和gerber文件。

3.硬件介紹：

評估板主要分為四大部分，輸入電路、輸出電路、功率電路和控制電路。其中，功率電路部分主要由評估板正面的電感和背面4個MOS構成。控制電路主要由雙向4開關同步升降壓控制器ISL81601及其周邊電路構成。

控制電路

原理圖

ISL81601是ISL81601EVAL1Z評估板的核心元器件。它有32Ld 5mm x5mm QFN和38Ld 4.4mmx9.7mm HTSSOP兩種封裝。兩個封裝都使用了EPAD來提高散熱和噪音免疫。

ISL81601是雙向4開關同步升降壓控制器，輸入端和輸出端均具有峰值和平均電流傳感和監測功能。ISL81601采用專有的降壓升壓控制算法，升壓模式采用谷電流調制，降壓模式采用峰值電流調制。可以進行平滑的模式轉換。ISL81601有四個獨立的輸入和輸出電壓和電流控制回路。兩端固有峰值電流傳感和逐周電流限值可以在兩端和兩個方向的快速瞬態條件下提供瞬時電流限值，確保高運行可靠性。

ISL81601具有多種保護功能。其在輸入和輸出端都有兩個電流監測管腳，以便于恒流（CC）限制和其他系統管理職能。低壓下的CC操作可避免過載或短路條件下的任何失控情況。除了多層過流保護，它還提供過壓保護（OVP）、欠壓保護（UVP）、過溫保護（OTP），以及輸入和輸出的平均和峰值電流限制，以確保單向和雙向的高可靠性操作。

4.評估板工作流程：

下圖為ISL81601EVAL1Z的塊狀圖，從圖中可以看出，電路主要部分為ISL81601和四個MOS與一個電感構成的升降壓電路。

ISL81601EVAL1Z塊狀圖

圖c 升降壓工作電路及相關波形

圖a、圖b、圖c分別顯示了3種由ISL81601控制的4開關升降壓變換器的工作模式及相關波形。當輸入電壓低于輸出電壓時，它以升壓模式運行，如圖b所示。當輸入電壓高于輸出電壓時，它以降壓模式運行，如圖a所示。當輸入電壓接近輸出電壓時，它以升降壓（一個降壓周期，后跟一個升壓周期）模式運行，如圖c所示。

在這三個工作模式中均可實施雙向運行。該變換器對正向和反向控制保持相同的 PWM 調制算法。電感器電流在正向功率轉換時為正，在反向功率轉換時為負。Rs_in 和 Rs_out 用于檢測輸入和輸出電流。通過控制器中的電流檢測運算放大器設置適當的偏移，ISL81601 便可檢測和控制輸入與輸出端的正負電流。

ISL81601EVAL1Z上電測試：

本次測試所需實驗條件如下：

? 評估板ISL81601EVAL1Z

?直流電源若干

?萬用表若干

?示波器

?電流探頭

?滑動電阻

?輔助電阻

?電容組

上電測試內容如下：

實驗一、輸入電壓值的變化對輸出電壓值的影響。

實驗二、負載電流值的變化對輸出電壓值的影響。

實驗三、分析評估板效率。

實驗四、觀測評估板雙向運行工作情況。