支持国网、南网充电桩使用，舟拓直流充电桩控制器方案解析

前言

充电头网拿到了南京舟拓信息技术有限公司推出的直流充电桩控制器ZT-DCG-120S，这款控制器支持双路直流充电枪使用，采用全面国产化设计。内部处理器，电源芯片，接口芯片以及继电器等核心器件均采用国产品牌，一方面提升供应链安全性，另一方面降低了整体成本。

值得一提的是，整套方案在设计上，采用了川土微旗下CA-IS3642HVW数字隔离器、CA-IS2092W/CA-IS2062W收发器、CA-IS3641HVW隔离芯片、CA-IS3417WT隔离开关、CA-IS3980P接收器等五款芯片，简化隔离通信电路设计，为直流充电桩控制器的稳定运行提供有力支持。

这款控制器采用智能芯片控制，整板采用工业级温度元器件，兼容GB/T27930-2015和GB/T27930-2011充电标准，兼容华为/中兴/英飞源/英可瑞/麦格米特等充电模块，并支持国网、南网充电桩使用。

控制器采用RS485接口与电能计量装置通讯，支持CAN总线与电动汽车BMS通信，支持CAN总线与充电控制器进行通信，实现电量测量，充电控制与集中控制，还支持以太网和无线通信模块，用于网络传输需求。下面就带来这款充电桩控制器的解析，一起看看控制器的用料信息。

舟拓直流充电桩控制器外观

在PCB正面上下设有接线端子，分别用于开入和开出信号连接。上方左侧和中间端子为开入，右侧端子用于充电枪辅助电源和风机和交流接触器控制。下方左侧和中间端子为开出，右侧端子连接充电枪指示灯和电子锁。

在左上角设有拨码开关和USB插座，右侧上方设有黑色继电器用于供电控制，下方设有两颗电解电容。左下角设有两组继电器用于开出，继电器线圈通过光耦进行隔离，开入端子设有TVS二极管保护，供电端子设有自恢复保险丝。

PCB背面中间和右侧设有连接排针，用于通信和供电。对应两颗电解电容的位置镂空降低厚度。开出焊盘露铜加锡，增强载流量。

下层PCB为主控PCB，下方中间接线端子用于连接屏幕和读卡器以及电能表和传感器。下方右侧端子为CAN通信接口，分别连接功率模组，储能电池包和A，B充电枪。右上角接线端子用于连接A充电枪，进行温度，CC1，绝缘电压，电压和电流采样，左上角接线端子用于B枪采样，上方中间三针接线端子用于控制器供电。

在PCB背面焊接六颗光耦。两片PCB通过铜柱和螺丝固定。

实测PCBA模块长度约为25cm。

模块宽度约为14cm。

重量约为521g。

舟拓直流充电桩控制器解析

电源输入端子特写，两侧设有螺丝锁紧，控制器其他端子也为同样形式。

输入端自恢复保险丝用于过流保护。

二极管用于输入防反接。

DC-DC模块电源来自Wispower伟仕电源，型号为WSD10-24S5，模块支持9-36V输入电压，输出电压为5.05V，输出电流2A。

主控MCU来自Nuvoton新唐，型号NUC980DK61YC，采用ARM926EJ-S核心，主频高达300MHz，芯片内置64MB DDR2内存，具备10组UART接口，具备SDIO/eMMC接口，Nand Flash接口，QSPI存储器接口，4组CAN总线接口，以太网MAC和USB2.0接口，采用128-pin LQFP封装，符合-40~85℃工业温度规格，用于工业自动化和物联网控制。

2-A端子两路RS232接口采用CHIPANALOG川土微CA-IS3642HVW，是一颗支持DC-100Mbps传输速率的高性能数字隔离器，芯片支持5kVRMS隔离耐压，内部还集成高效率低辐射DC-DC转换器用于隔离供电。

川土微CA-IS36XX系列数字隔离器具备双通道和四通道可选，并具备灵活的正向和反向通道选择，CA-IS3642内置四个隔离通道，为两个正向通道和两个反向通道，分别对应两组RS232接口。

川土微 CA-IS3642HVW 资料信息。

两颗RS-485通信芯片来自CHIPANALOG川土微，型号CA-IS2092W，隔离式半双工RS-485收发器，芯片内部集成隔离DC-DC转换器，无需外部隔离电源。芯片内部采用二氧化硅绝缘栅隔离，支持5V或3.3V单电源供电。

CA-IS2092W引脚具备20kV HBM ESD保护，可耐受高级别的ESD时间，保护内部电路。芯片提供DC-DC转换器和RS-485收发器供电独立的两种版本，便于逻辑侧与低压控制电路的信号交互。芯片采用SOIC16-WB封装。

川土微 CA-IS2092W 资料信息。

芯片前端设有TVS二极管，保险丝和气体放电管进行静电保护。

2-B端子使用四颗CHIPANALOG川土微CA-IS2062W隔离芯片用于CAN总线隔离通信，分别对应功率模组，储能电池包，A枪连接的BMS和B枪连接的BMS。

川土微CA-IS2062W隔离式CAN收发器内置DC-DC转换器，符合ISO 11898-2物理层标准，提供2.5kVRMS隔离耐压，总线引脚具备故障保护，数据速率高达1Mbps，采用SOIC16-WB封装。

对应485接口设有气体放电管，保险丝和TVS二极管用于静电保护。

CHIPANALOG川土微CA-IS3641HVW用于锐能微RN8209D电能检测芯片与MCU隔离通信，共使用八颗对应八颗电能检测芯片。

川土微CA-IS3641HVW具备四个隔离通道，其中三个为正向通道，一个为反向通道，用于SPI串行接口通讯。

隔离开关来自CHIPANALOG川土微，型号CA-IS3417WT，是一颗光耦兼容的增强型绝缘高压隔离开关，芯片内置背靠背碳化硅MOS，关断电压高达1700V，关断漏电流小于1μA，输出导通电阻为50Ω，导通电流高达50mA。

川土微CA-IS3417WT原边输入级为模拟二极管，在具备光耦输入特性的同时还具有更好的一致性，长期稳定性和更高的可靠性，无传统光耦的光衰老化特性。芯片采用12脚宽体SOIC封装，原副边耐压高达5kVRMS，引脚兼容主流光MOS继电器。

川土微 CA-IS3417WT 资料信息。

在上层的PCB上设有两颗CHIPANALOG川土微CA-IS3980P八通道数字输入隔离器，芯片兼容IEC61131-2 Type1、Type2、Type3输入。CA-IS3980P具有8路输入通道，为并行输出，CA-IS3980S为SPI串行输出，速率可达2Mbps。

川土微CA-IS3980内部集成2500VRMS隔离器，支持2.25V到5.5V单电源供电，芯片支持-40到125℃工作温度范围，采用20引脚SSOP封装。芯片符合多种国际认证，适用于PLC数字输入和现场数据采集等应用。

川土微 CA-IS3980 资料信息。

共使用两颗川土微CA-IS3980用于开入量采集。

存储器来自华邦，型号W25Q128JVSQ，容量为128Mbit，采用8-pin SOIC封装。

另一颗存储器来自富士通，型号MB85RC64TA，是一颗64Kbit的铁电存储器，采用8pin SOP封装。

加密芯片没有丝印。

无线通信模块来自QUECTEL移远科技，型号EC800M-CN，是一颗LTE模组，支持LTE Cat.1，专为M2M和IoT领域设计。

SIM卡槽特写。

天线连接器特写。

用于为通信模块供电的降压芯片来自钰泰半导体，丝印JG，实际型号ETA8110，是一颗18V输入电压，2A输出电流的同步降压转换器，芯片内置开关管，采用SOT23-6封装。

两颗47μF10V贴片电容用于输出滤波。

有线网卡芯片来自IC+九阳电子，型号IP101GRI，是一颗单接口10/100M快速以太网收发器物理层芯片，用于有线网络连接。

芯片外置25.000MHz时钟晶振特写。

丝印04A的TVS二极管阵列。

网络接口来自HanRun汉仁，型号HR911105A，内置隔离变压器和指示灯。

CR1220电池用于时钟运行。

用于电压检测的分压电阻网络特写。

八颗电能计量芯片用于充电枪内侧绝缘电压与外侧电压，电流检测。

电能计量芯片来自Renergy锐能微，型号RN8209D，支持有功电能计量和无功电能计量功能，具备SPI和UART接口用于与MCU通信。

芯片外置3.5795MHz时钟晶振特写。

干簧继电器来自Standex-Meder斯丹麦德，型号SHV05-BV88269。

TI德州仪器 SN74HC21双路四输入与门特写。

共设有两颗对应八颗隔离通信芯片。

连接端子两侧通过螺丝固定。

接口输入设有电阻和TVS用于过压保护。

奥伦德ORPC817光耦用于继电器线圈隔离驱动。

用于开出的继电器七颗继电器特写。

开出信号继电器来自HONGFA宏发，型号HF49FD/012-1H12，为小型中功率继电器，线圈电压12V，内置一组常开触点，触点容量为5A 250V。

六颗继电器用于A，B充电枪辅助电源以及交流风机电源和交流接触器控制。

继电器来自HONGFA宏发，型号HF115F/012-1HS3，为小型大功率继电器，线圈电压12V，内置一组常开触点，触点容量为16A 250VAC。

八颗光耦连接开出控制。

1C接口用于A，B充电枪指示灯和电子锁控制。

自恢复保险丝和保险丝特写。

用于控制电子锁的继电器来自HONGFA宏发，型号HFD3/12，为超小型信号继电器，线圈电压12V，内置两组转换触点，触点容量为0.5A 125VAC。

用于电子锁动作的电解电容来自艾华，规格为25V10000μF。

蓝牙通信芯片来自富芮坤，型号FR8012HAQ，芯片兼容蓝牙V5.1模式，内置ARM Cortex-M3内核，主频48MHz，芯片内置512KB Flash，48KB SRAM和128KB ROM，芯片内部集成DC-DC和LDO，具备GPIO接口等常用接口。

24.000MHz贴片晶振用于为蓝牙芯片提供时钟。

用于配置控制器地址和功能的两个拨码开关特写。

调试USB接口采用过孔焊接。

USB数据引脚设有TVS阵列进行静电保护。

沁恒CH340N USB转串口芯片用于计算机与控制器连接进行调试。

两颗MS4553S 2bit双向电平转换器特写。

三颗指示灯分别用于故障指示，运行指示和电源指示。

充电头网总结

舟拓直流充电桩控制器ZT-DCG-120S具备两个充电枪接口，对应的信号采集与隔离通信芯片为双路配置，控制器通过RS485接口与电能计量装置通信，通过CAN总线与BMS和充电控制器通信，RS232接口与读卡器和屏幕通信。

通过解析发现，这款充电桩控制器内部大量采用川土微数字隔离器，RS232接口采用CA-IS3642HVW，RS485接口采用CA-IS2092W，CAN总线通信采用CA-IS2062W，SPI隔离通信采用CA-IS3641HVW，四款芯片均内置DC-DC转换器，简化隔离通信电路设计。

川土微CA-IS3417WT隔离开关内置碳化硅MOS管，关断电压高达1700V。对应开入量检测使用CA-IS3980P隔离芯片。控制器内部使用新唐MCU，搭配功能模块，具备蓝牙，以太网和4G网络通信能力。

NAND flash 信号线的理解

上一篇我们已经讲了NAND flash的分类，这一篇介绍NAND flash 的硬件接口。例如

由NAND Flash的原理图封装，然后查看芯片手册。

由图可知：IO0-IO7:既可传送数据也可传送地址，也可以送传命令。那到底是读是写，还是擦除？怎么区分IO0-IO7传送的是数据？地址？命令？ 那么就需要通过CLE与ALE的状态来区分了。

假如2440要读取A地址的数据，或将数据写入B地址。当CLE为高电平表示IO0-IO7传送的是命令；当ALE为高电平表示IO0-IO7传送的是地址；当ALE与CLE都为低电平的时候，表示IO0-IO7传送的是数据。

CE：片选。当2440要操作访问Nand的时候，首先必须选中。

RE:读信号，当RE为低的时候，表示数据由Nand流向2240;

WE:写信号,当RE为低电的时候，表示数据由2240流向Nand；

WP:写保护,只能写，不能擦除。

R/B:Ready信号，表示Nand Flash烧写完成

这些引脚具体怎么组合起来的，需要查看手册中的时序图。

发（写）命令的时序图：

首先CE发出片选信号，CLE发出高电平，IO 0-7将命令驱动出去，WE写脉冲，在写脉冲的上升沿，Nand flash在上升沿，将IO 0-7中数据读取出来。

发地址的时序图：

CE片选, ALE由低变高，IO 0-7驱动 数据，WE发出写脉冲。

输入（写）数据的时序图：

CE选中，ALE、CLE低电平，2440 IO 0-7驱动 数据，WE写信号，Nand flash根据ALE、CLE低电平，读取数据。

输出（读）数据的时序图：

CE低电平选中，RE由高变为低（Nand flash收到RE由高变低时，马上准备数据，然后在RE的上升沿将数据发送出去），Nand flash 驱动数据到IO 0-7，在上升沿，2440取数据。

2440这些引脚发出的数据，必须满足Nand flash的时序要求。需要查看2440芯片手册，查看设备哪个寄存器的某些位来控制时序

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