【導讀】電動汽車(EV)和混合動力電動汽車(HEV)zhengzaibuduanyanjin，qizhongdedianzishebeitongyangyezaifashengbianhua。zaizhexiecheliangdezhengtigouzaohegongnengfangmian
，yuelaiyueduodedianzishebeifahuizhezhongyaozuoyong。danshi，sijibingmeiyougaibian。

電動汽車(EV)和混合動力電動汽車(HEV)zhengzaibuduanyanjin
，qizhongdedianzishebeitongyangyezaifashengbianhua。zaizhexiecheliangdezhengtigouzaohegongnengfangmian
，yuelaiyueduodedianzishebeifahuizhezhongyaozuoyong。danshi，sijibingmeiyougaibian。他們仍然希望自己的電動汽車和混合動力電動汽車能夠順利地行駛更遠，變得更經濟實惠
，充電速度更快
，並確保他們的安全。那麼設計人員如何才能以更低的成本為他們提供更多服務？

隨著對安全性、功率密度和電磁幹擾(EMI)的要求越來越嚴格，湧現了不同的電源架構來應對這些挑戰，包括為每個關鍵負載配備獨立偏置電源的分布式電源架構。

電動汽車中的傳統電源架構

汽車設計工程師可以根據電動汽車的電源要求為某些電源架構設計方案。圖1所示的傳統方法是集中式電源架構


，它使用一個中央變壓器和一個偏置控製器來為所有柵極驅動器生成偏置電壓。

圖1：混合動力電動汽車/電動汽車牽引逆變器中的集中式架構

集(ji)中(zhong)式(shi)架(jia)構(gou)成(cheng)本(ben)較(jiao)低(di)，因(yin)而(er)這(zhe)種(zhong)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)曆(li)來(lai)廣(guang)受(shou)歡(huan)迎(ying)，但(dan)這(zhe)種(zhong)架(jia)構(gou)可(ke)能(neng)難(nan)以(yi)管(guan)理(li)故(gu)障(zhang)和(he)調(tiao)節(jie)電(dian)壓(ya)，而(er)且(qie)布(bu)局(ju)具(ju)有(you)挑(tiao)戰(zhan)性(xing)。集(ji)中(zhong)式(shi)架(jia)構(gou)也(ye)容(rong)易(yi)受(shou)到(dao)更(geng)多(duo)噪(zao)音(yin)的(de)影(ying)響(xiang)，並(bing)且(qie)一(yi)個(ge)係(xi)統(tong)區(qu)域(yu)內(nei)的(de)元(yuan)件(jian)又(you)高(gao)又(you)重(zhong)。

最zui後hou，隨sui著zhe可ke靠kao性xing和he安an全quan性xing成cheng為wei重zhong中zhong之zhi重zhong，集ji中zhong式shi架jia構gou的de電dian源yuan缺que乏fa冗rong餘yu，如ru果guo偏pian置zhi電dian源yuan中zhong的de單dan個ge元yuan件jian出chu現xian故gu障zhang，則ze可ke能neng導dao致zhi大da型xing係xi統tong故gu障zhang。部bu署shu分fen布bu式shi架jia構gou可ke防fang止zhi電dian源yuan故gu障zhang，從cong而er打da造zao更geng可ke靠kao的de係xi統tong。

通過分布式架構實現高可靠性

如果在汽車以65英裏/小xiao時shi的de速su度du行xing駛shi時shi，牽qian引yin逆ni變bian器qi電dian機ji中zhong的de一yi個ge小xiao型xing電dian子zi元yuan件jian出chu現xian故gu障zhang，大da家jia肯ken定ding都dou不bu希xi望wang車che輛liang突tu然ran發fa動dong機ji失shi靈ling或huo完wan全quan停ting止zhi。動dong力li總zong成cheng係xi統tong內nei的de安an全quan冗rong餘yu和he備bei用yong電dian源yuan已yi成cheng為wei確que保bao安an全quan性xing和he可ke靠kao性xing的de標biao配pei。

分布式電源架構可為每個柵極驅動器分配一個與其靠近的專用的、本地的、方(fang)便(bian)調(tiao)節(jie)的(de)偏(pian)置(zhi)電(dian)源(yuan)，以(yi)滿(man)足(zu)電(dian)動(dong)汽(qi)車(che)應(ying)用(yong)環(huan)境(jing)中(zhong)的(de)可(ke)靠(kao)性(xing)要(yao)求(qiu)，因(yin)此(ci)可(ke)以(yi)提(ti)供(gong)冗(rong)餘(yu)並(bing)提(ti)高(gao)係(xi)統(tong)對(dui)單(dan)點(dian)故(gu)障(zhang)的(de)反(fan)應(ying)能(neng)力(li)。例(li)如(ru)
，如(ru)果(guo)與(yu)柵(zha)極(ji)驅(qu)動(dong)器(qi)配(pei)套(tao)的(de)其(qi)中(zhong)一(yi)個(ge)偏(pian)置(zhi)電(dian)源(yuan)失(shi)效(xiao)，其(qi)他(ta)五(wu)個(ge)偏(pian)置(zhi)電(dian)源(yuan)及(ji)其(qi)配(pei)套(tao)的(de)柵(zha)極(ji)驅(qu)動(dong)器(qi)仍(reng)可(ke)正(zheng)常(chang)運(yun)行(xing)。如(ru)果(guo)六(liu)個(ge)柵(zha)極(ji)驅(qu)動(dong)器(qi)中(zhong)有(you)五(wu)個(ge)仍(reng)可(ke)正(zheng)常(chang)運(yun)行(xing)，電(dian)機(ji)便(bian)能(neng)以(yi)良(liang)好(hao)的(de)控(kong)製(zhi)方(fang)式(shi)減(jian)速(su)和(he)關(guan)閉(bi)
，或(huo)者(zhe)可(ke)能(neng)繼(ji)續(xu)運(yun)行(xing)。使(shi)用(yong)這(zhe)種(zhong)電(dian)源(yuan)係(xi)統(tong)設(she)計(ji)
，車(che)輛(liang)中(zhong)的(de)乘(cheng)客(ke)甚(shen)至(zhi)都(dou)不(bu)會(hui)意(yi)識(shi)到(dao)出(chu)現(xian)問(wen)題(ti)。

外部變壓器偏置電源（如反激式和推挽式控製器）很高
、henzhongqiezhanyongmianjijiaoda，zuailefenbushijiagouzaiqingxingdianzishebeizhongdeshiyong。diandongqichedianyuanxitongxuyaogengxianjindeqijian，jigengxiaodejichengbianyaqimokuai，liruUCC14240-Q1隔離式直流/直流偏置電源模塊，它可將變壓器和元件集成到一個經優化的
、具有低高度的平麵磁性元件模塊解決方案中。

將平麵變壓器集成在集成電路尺寸的封裝中，可以大幅減小電源係統的尺寸
、降低其高度並減輕其重量。UCC14240-Q1集成了變壓器和隔離
，可提供簡單控製和較低的初級到次級電容
，提高密集和快速開關應用中的共模瞬變抗擾度(CMTI)。將初級和次級側控製與隔離完全集成，可在一個器件中實現穩定的±1.3%隔離式直流/直流偏置電源。通過實現1.5W的輸出功率
，甚至在高達105°C的溫度下也是如此
，UCC14240-Q1可以為分布式架構中的柵極驅動器供電，如圖2所示。

圖2：使用UCC14240-Q1的電動/混動汽車牽引逆變器中的分布式架構

在分布式架構中驅動動力總成係統的其他注意事項

電動汽車需要高標準的可靠性和安全性，而這種要求會滲透到各個功率轉換電子設備上。元件必須以受控且經過驗證的方式在125°C及以上的環境溫度下運行。隔離式柵極驅動器需要是“智能的”，包括多項安全和診斷功能。為係統中的柵極驅動器和其他電子設備供電的低功率偏置電源也需要改進，包括實現低EMI。UCC14240-Q1利用TI的集成變壓器技術，結合使用3.5pF的初級到次級電容變壓器
，可降低高速開關產生的EMI，並輕鬆實現超過150V/ns的CMTI。

偏(pian)置(zhi)電(dian)源(yuan)靠(kao)近(jin)分(fen)布(bu)式(shi)架(jia)構(gou)中(zhong)的(de)隔(ge)離(li)式(shi)柵(zha)極(ji)驅(qu)動(dong)器(qi)，可(ke)確(que)保(bao)更(geng)簡(jian)單(dan)的(de)印(yin)刷(shua)電(dian)路(lu)板(ban)布(bu)局(ju)布(bu)線(xian)和(he)更(geng)好(hao)地(di)調(tiao)節(jie)為(wei)柵(zha)極(ji)驅(qu)動(dong)器(qi)供(gong)電(dian)的(de)電(dian)壓(ya)

，最(zui)終(zhong)驅(qu)動(dong)電(dian)源(yuan)開(kai)關(guan)的(de)柵(zha)極(ji)。這(zhe)些(xie)因(yin)素(su)可(ke)以(yi)提(ti)高(gao)牽(qian)引(yin)逆(ni)變(bian)器(qi)的(de)效(xiao)率(lv)和(he)可(ke)靠(kao)性(xing)，通(tong)常(chang)可(ke)使(shi)其(qi)在(zai)100kW至500kW下運行。這些高功率係統需要更高的效率以確保更小的熱損失，因為熱應力是元件故障的主要原因之一。

隨著這些電動汽車電源係統對功率的要求越來越高，是時候考慮使用碳化矽和氮化镓電源開關來實現更小、genggaoxiaodedianyuanle。zheliangzhongbandaotijishugezidouyouyixieyoudian，danxuyaobichengshudechuantongjueyuanzhashuangjijingtiguangengyangeditiaojiezhajiqudongqidianya。tamenhaixuyaozaianquangelizhashangtigongdidianronghegaoCMTI的元件，因為它們切換高電壓的速率比以前想象的更快。

電動汽車未來會向更高的可靠性和更遠的行駛距離邁進

駕駛員將繼續期望以更低價格購買排放量更低、續航裏程更長、安(an)全(quan)性(xing)和(he)可(ke)靠(kao)性(xing)更(geng)高(gao)且(qie)功(gong)能(neng)更(geng)多(duo)的(de)車(che)輛(liang)。隻(zhi)有(you)電(dian)力(li)電(dian)子(zi)技(ji)術(shu)不(bu)斷(duan)進(jin)步(bu)，對(dui)電(dian)動(dong)汽(qi)車(che)的(de)這(zhe)些(xie)需(xu)求(qiu)才(cai)有(you)可(ke)能(neng)得(de)到(dao)滿(man)足(zu)，包(bao)括(kuo)電(dian)源(yuan)架(jia)構(gou)的(de)創(chuang)新(xin)及(ji)其(qi)相(xiang)關(guan)的(de)隔(ge)離(li)式(shi)柵(zha)極(ji)驅(qu)動(dong)器(qi)和(he)偏(pian)置(zhi)電(dian)源(yuan)。

gaiyongfenbushidianyuanjiagoudadatigaolezaigelishigaoyahuanjingzhongdekekaoxing，danmianlindetiaozhanshiewaideyuanjianhuidaozhiduizhonglianghechicundeyaoqiugenggao。wanquanjichengdedianyuanjiejuefangan（例如在高頻下開關的UCC14240-Q1偏置電源模塊）可以節省係統級空間並實現輕量化。

關於德州儀器(TI)

德州儀器（TI）（納斯達克股票代碼：TXN）是一家全球化的半導體公司，致力於設計、製造、測試和銷售模擬和嵌入式處理芯片，用於工業

、汽車、個人電子產品、tongxinshebeiheqiyexitongdengshichang。womenzhiliyutongguobandaotijishurangdianzichanpingengjingjishiyong，chuangzaoyigegengmeihaodeshijie。rujin
，meiyidaichuangxindoujianlizaishangyidaichuangxindejichuzhishang，shiwomendejishubiandegengxiaoqiao
、更快速
、更可靠、更實惠，從而實現半導體在電子產品領域的廣泛應用，這就是工程的進步。這正是我們數十年來乃至現在一直在做的事。 

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