輔助電源方案用於汽車功能電子化
發布時間:2020-11-09 責任編輯:wenwei
【導讀】輔助電源單元在電池電動汽車(BEV)和混合動力電動汽車(HEV)的電源應用中無處不在,對於為控製、通信、安全、驅動等通常低於20 V的各種低壓子係統供電至關重要,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)係統或48 V或12 V電池電壓軌。
在如此廣泛的應用範圍內,對輔助電源的要求非常多樣化,因而市場上產生了無數替代方案和運用。
盡jin管guan這zhe些xie電dian源yuan是shi輔fu助zhu係xi統tong,但dan仍reng需xu要yao確que保bao高gao可ke靠kao性xing和he穩wen定ding性xing,因yin其qi在zai為wei關guan鍵jian模mo塊kuai供gong電dian,如ru可ke能neng包bao括kuo核he心xin控kong製zhi器qi的de邏luo輯ji級ji電dian路lu,或huo導dao通tong和he關guan斷duan功gong率lv金jin屬shu氧yang化hua物wu矽gui場chang效xiao應ying晶jing體ti管guan(MOSFET)和絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)的門極驅動器。
同時,要求緊湊的設計和出色的性價比,因為這些係統不是應用的核心部分,因此應花費盡可能少的資源來完成工作。
安(an)全(quan)也(ye)是(shi)最(zui)重(zhong)要(yao)的(de),在(zai)大(da)多(duo)數(shu)情(qing)況(kuang)下(xia),係(xi)統(tong)必(bi)須(xu)符(fu)合(he)汽(qi)車(che)標(biao)準(zhun),也(ye)規(gui)定(ding)了(le)電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)限(xian)製(zhi)。而(er)且(qie),適(shi)應(ying)廣(guang)泛(fan)的(de)輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)範(fan)圍(wei)和(he)適(shi)應(ying)不(bu)同(tong)用(yong)例(li)的(de)靈(ling)活(huo)性(xing),使(shi)其(qi)脫(tuo)穎(ying)而(er)出(chu)。
最後同樣重要的是,輔助電源需要提供高壓隔離,特別是如果法規規定,或功能隔離,以實現可靠的運行。
根據應用相應的上述要求,輔助電源用在不同的拓撲結構-反激、升壓、降壓-升壓等。它們可采用替代的開關機製,如:準諧振或固定頻率,並利用集成或分立技術來傳輸所需的功率。

圖1.基於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製下
安森美半導體最近推出了四個新方案:高壓輔助電源,適用於基於800 V和400 V電池的BEV和PHEV並提供15 W或40 W功率,以及用於IGBT和碳化矽(SiC) MOSFET驅動器的隔離型電源。這些方案解決上述挑戰並滿足所需要求。
SECO-HVDCDC1362-15W15V-GEVB和SECO-HVDCDC1362-40W15V-GEVB是極高能效和靈活的初級端調節(PSR)輔助電源,優化用於BEV和PHEV汽車動力總成。這些設計可在250 V至900 V的寬輸入直流電壓範圍內提供穩定的15 V,因此適用於400 V和800 V電池係統。
該方案利用NCV1362準諧振峰值電流PSR反激控製器、成本優化的NVHL160N120SC1 160mΩ1200 V碳化矽(SiC) MOSFET和FFSD0665B-F085 SiC二極管的多種優點。
得益於SiC FET的高阻斷電壓能力和超低門極電荷(34 nC)值,開關損耗顯著減小,該設計表現出出色的能效,在低交流電條件下高達86%。
NCV1362控製器出色的驅動能力支持SiC FET在12 V下直接運行,而無需預驅動器,從而簡化了布局並減少了物料單的內容。反激式變壓器提供4 kV的隔離度,且完全通過汽車級半導體和無源器件實現。

圖2. SECO−HVDCDC1362−15W15V−GEVB的能效

圖3. SECO−HVDCDC1362−15W15V−GEVB框圖

圖4.15 W高壓輔助電源的優勢
(SECO−HVDCDC1362−15W15V−GEVB)
SECO-LVDCDC3064-IGBT-GEVB是IGBT驅動器的隔離電源,提供所需穩定電壓軌 (-7.5 V和15 V,每個分路50 mA),實現在寬輸入電壓範圍(6 Vdc至18 Vdc)高效開關。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。
該係統利用NCV3064 DC-DC轉換器,實現緊湊而穩定可靠的設計,最小化材料單內容。該板完全采用汽車認證的器件實現,並且與商用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將適用於SiC MOSFET開關,為門極驅動器提供+ 20 V /-5V電壓軌。

圖5.1.5 W IGBT隔離型驅動器電源的優勢 (SECO-LVDCDC3064-IGBT−GEVB)

圖6. SECO-LVDCDC3064-IGBT−GEVB框圖
新的電源設計用於400 V和800 V電池係統,隔離型電源用於IGBT和SiC門極驅動器,都經過專門設計,可直接集成到應用係統中。
安森美半導體用於汽車輔助電源方案的廣泛產品和工具陣容,有助於滿足每種應用的要求並提供最佳方案。
除了AC-DC控製器和穩壓器、DC-DC控製器和穩壓器、功率MOSFET、二(er)極(ji)管(guan)和(he)保(bao)護(hu)器(qi)件(jian)的(de)全(quan)麵(mian)產(chan)品(pin)陣(zhen)容(rong),以(yi)充(chong)分(fen)實(shi)現(xian)廣(guang)泛(fan)的(de)設(she)計(ji),我(wo)們(men)還(hai)提(ti)供(gong)廣(guang)泛(fan)的(de)硬(ying)件(jian)和(he)軟(ruan)件(jian)評(ping)估(gu)以(yi)及(ji)開(kai)發(fa)工(gong)具(ju)幫(bang)助(zhu)工(gong)程(cheng)師(shi),可(ke)加(jia)快(kuai)開(kai)發(fa)階(jie)段(duan)並(bing)縮(suo)短(duan)新(xin)產(chan)品(pin)的(de)上(shang)市(shi)時(shi)間(jian)。
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