基于反激式拓撲的隔離型輔助電源原理圖

輔助電源單元在電池電動汽車(BEV)和混合動力電動汽車(HEV)的電源應(yīng)用中無處不在，對于為控制、通信、安全、驅(qū)動等通常低于20 V的各種低壓子系統(tǒng)供電至關(guān)重要，而且，電源本身的電源可能來自+400 V直流高壓總線，如車載充電(OBC)系統(tǒng)或48 V或12 V電池電壓軌。

在如此廣泛的應(yīng)用范圍內(nèi)，對輔助電源的要求非常多樣化，因而市場上產(chǎn)生了無數(shù)替代方案和運用。

盡管這些電源是輔助系統(tǒng)，但仍需要確保高可靠性和穩(wěn)定性，因其在為關(guān)鍵模塊供電，如可能包括核心控制器的邏輯級電路，或?qū)ê完P(guān)斷功率金屬氧化物硅場效應(yīng)晶體管(MOSFET)和絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)的門極驅(qū)動器。

同時，要求緊湊的設(shè)計和出色的性價比，因為這些系統(tǒng)不是應(yīng)用的核心部分，因此應(yīng)花費盡可能少的資源來完成工作。

安全也是最重要的，在大多數(shù)情況下，系統(tǒng)必須符合汽車標準，也規(guī)定了電磁干擾限制。而且，適應(yīng)廣泛的輸入電壓范圍和適應(yīng)不同用例的靈活性，使其脫穎而出。

最后同樣重要的是，輔助電源需要提供高壓隔離，特別是如果法規(guī)規(guī)定，或功能隔離，以實現(xiàn)可靠的運行。

根據(jù)應(yīng)用相應(yīng)的上述要求，輔助電源用在不同的拓撲結(jié)構(gòu)-反激、升壓、降壓-升壓等。它們可采用替代的開關(guān)機制，如：準諧振或固定頻率，并利用集成或分立技術(shù)來傳輸所需的功率。

圖1.基于反激式拓撲的隔離型輔助電源原理圖，工作在準諧振峰值電流模式控制下

安森美半導(dǎo)體最近推出了四個新方案：高壓輔助電源，適用于基于800 V和400 V電池的BEV和PHEV并提供15 W或40 W功率，以及用于IGBT和碳化硅(SiC) MOSFET驅(qū)動器的隔離型電源。這些方案解決上述挑戰(zhàn)并滿足所需要求。

SECO-HVDCDC1362-15W15V-GEVB和SECO-HVDCDC1362-40W15V-GEVB是極高能效和靈活的初級端調(diào)節(jié)(PSR)輔助電源，優(yōu)化用于BEV和PHEV汽車動力總成。這些設(shè)計可在250 V至900 V的寬輸入直流電壓范圍內(nèi)提供穩(wěn)定的15 V，因此適用于400 V和800 V電池系統(tǒng)。

該方案利用NCV1362準諧振峰值電流PSR反激控制器、成本優(yōu)化的NVHL160N120SC1 160mΩ1200 V碳化硅(SiC) MOSFET和FFSD0665B-F085 SiC二極管的多種優(yōu)點。

得益于SiC FET的高阻斷電壓能力和超低門極電荷(34 nC)值，開關(guān)損耗顯著減小，該設(shè)計表現(xiàn)出出色的能效，在低交流電條件下高達86％。

NCV1362控制器出色的驅(qū)動能力支持SiC FET在12 V下直接運行，而無需預(yù)驅(qū)動器，從而簡化了布局并減少了物料單的內(nèi)容。反激式變壓器提供4 kV的隔離度，且完全通過汽車級半導(dǎo)體和無源器件實現(xiàn)。

圖2. SECO?HVDCDC1362?15W15V?GEVB的能效

圖3. SECO?HVDCDC1362?15W15V?GEVB框圖

圖4.15 W高壓輔助電源的優(yōu)勢

(SECO?HVDCDC1362?15W15V?GEVB)

SECO-LVDCDC3064-IGBT-GEVB是IGBT驅(qū)動器的隔離電源，提供所需穩(wěn)定電壓軌 (-7.5 V和15 V，每個分路50 mA），實現(xiàn)在寬輸入電壓范圍（6 Vdc至18 Vdc）高效開關(guān)。還提供了額外的+7.5 V電源軌，以支持任何其他較低電壓邏輯。

該系統(tǒng)利用NCV3064 DC-DC轉(zhuǎn)換器，實現(xiàn)緊湊而穩(wěn)定可靠的設(shè)計，最小化材料單內(nèi)容。該板完全采用汽車認證的器件實現(xiàn)，并且與商用IGBT DC - DC電源引腳兼容，從而提供了開箱即用的隔離型驅(qū)動器電源方案。

使用相同NCV3064的另一個SiC變體SECO-LVDCDC3064-SIC-GEVB將適用于SiC MOSFET開關(guān)，為門極驅(qū)動器提供+ 20 V /-5V電壓軌。

圖5.1.5 W IGBT隔離型驅(qū)動器電源的優(yōu)勢 (SECO-LVDCDC3064-IGBT?GEVB)

圖6. SECO-LVDCDC3064-IGBT?GEVB框圖

新的電源設(shè)計用于400 V和800 V電池系統(tǒng)，隔離型電源用于IGBT和SiC門極驅(qū)動器，都經(jīng)過專門設(shè)計，可直接集成到應(yīng)用系統(tǒng)中。

安森美半導(dǎo)體用于汽車輔助電源方案的廣泛產(chǎn)品和工具陣容，有助于滿足每種應(yīng)用的要求并提供最佳方案。

除了AC-DC控制器和穩(wěn)壓器、DC-DC控制器和穩(wěn)壓器、功率MOSFET、二極管和保護器件的全面產(chǎn)品陣容，以充分實現(xiàn)廣泛的設(shè)計，我們還提供廣泛的硬件和軟件評估以及開發(fā)工具幫助工程師，可加快開發(fā)階段并縮短新產(chǎn)品的上市時間。

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