輔助電源被稱為輔助電源模塊(APM),是電動汽車的一個重要元件。它的主要功能是有效地將電力從牽引電池傳輸?shù)降蛪贺撦d和12V電池。

隨著電動汽車部門的不斷發(fā)展,殺傷人員地雷的設計面臨著更大的挑戰(zhàn)。這些問題包括要求提高功率等級、擴大電壓范圍、提高可靠性和提高功率密度,同時保持高效運行。

本文討論了一種基于智能電路的高壓-低壓隔離回彈變換器。該轉換器被設計為作為電動汽車的輔助電源。其目的是在主電源發(fā)生故障時,保證汽車安全關鍵部件,特別是牽引逆變器的供電電壓(約15-18V)一致。

全球汽車市場的顯著增長推動了對先進電子元件的需求。這就需要開發(fā)高度一體化的智能系統(tǒng)解決方案。GAN技術以其智能和集成的功能提供了一個令人信服的解決方案。值得注意的是,甘在高頻域中表現(xiàn)出優(yōu)越的開關行為,使其非常適合于EV產(chǎn)業(yè)的發(fā)展景觀。解決方案的整合將為新一代智能化、高效化和防未來性鋪平道 .

智能GAN集成技術將整體功率級與驅動控制電路相結合,為現(xiàn)代化提供了顯著的優(yōu)勢。這種創(chuàng)新的方法通過最小化寄生電感來促進緊湊的設計,從而提高系統(tǒng)的健壯性和可靠性。

此外,集成的智能GAN提供了高性能的好處。它在高頻率下工作的能力轉化為更低的電磁干擾和更好的散熱。這些組合優(yōu)勢使智能甘成為下一代電力電子系統(tǒng)的領先技術。

設計中使用的智能GANIC是一個650V的電源級,驅動和保護在一個QFN包。IC的主要技術特點是:

· 最大排水源電壓(VDsmax ): 650 V

· 電源電壓操作范圍(V 1 ): 18–36 V

· 高壓電源操作范圍(V2): 20–650 V

· 典型電阻(R) : 190/410 mΩ

該芯片的內(nèi)部框圖和平頂圖如圖1所示,包括各種功能,如流模控制、可調(diào)軟啟動、打開DV/DT和最高達500千赫的快速開關功能。為了減小電路板的尺寸和增加功率密度,選擇了230-250千赫的特定開關頻率作為名義換流率。

圖1:智能GANIC的內(nèi)部框圖(資料來源:斯列瑞茲等人)。,2024)

智能GANIC集成了一套集成保護功能,旨在提高系統(tǒng)的可靠性并確保安全運行。這些特點包括:

· 過溫保護:當系統(tǒng)達到不安全的操作溫度時,這種保護會自動關閉,防止熱失控和潛在的破壞。

· 過流限制:這種保護限制了系統(tǒng)內(nèi)的電流流,防止過大的電流負載導致組件故障。

· 帶故障模式的輸出過載保護:在輸出過載的情況下,系統(tǒng)進入"故障模式",以受控制的速率上下循環(huán),直到過載條件得到解決。這保護系統(tǒng)不受損壞,同時允許在正常工作條件下自動恢復。

具有突發(fā)模式的輸出過電壓保護：此功能可防止電壓峰值超過指定的輸出限制。在這種情況下，系統(tǒng)進入一個“突發(fā)模式”，提供短時間的突發(fā)電源以維持功能，同時防止過電壓事件造成的損害。

靜電放電(ESD)保護：這種集成保護保護系統(tǒng)免受ESD，這是電子元件損壞的常見原因。

圖2顯示了組裝的應用程序演示板。在QFN包(U1)中,我們可以看到用于頻率選擇的無源網(wǎng)絡(C5和R4)。在反沖轉爐的第二側是由R9、C6和D3組成的夾緊網(wǎng)絡。該反饋電路包括一個光耦合器(U2)和一個可調(diào)分流電壓基準(D1)。T1是一個WOTLT750343808反沖變壓器。

圖2:應用程序演示板

為了?PCB ,選用四層堆疊,結構如下:

· 第一層:主電源路徑

· 第二層:電力地面

· 第三層:信號地面

· 第4層:反饋環(huán)

計量

通過應用演示板來衡量演示板的性能 V 在…中 =400-V輸入電壓及 f 元素 =230-KZ開關頻率,除其他參數(shù)取決于具體測試,如下文所述。目標輸出電壓是 V 在外面 = 15 V.

沖擊模式和DCM開關

沖擊模交換波形,由 我 在外面 =0.05A,如圖3所示。這些波形顯示,正常操作開始時,在不超過0.4度的光負荷電流下,啟動模式操作。

在不連續(xù)感應模式(DCM)下獲得的開關波形 我 在外面 =1°,如圖4所示。排水源電壓的振蕩(V 數(shù)據(jù)交換系統(tǒng) )和額外電壓平臺是由變壓器的磁感電感和反射電壓創(chuàng)造的。

圖3:沖擊模交換波形

圖4:DCM開關波形

在連續(xù)導電模式中,轉換器的平均整體功率耗散(開關和導電)在2.2瓦進行了測量,秋季時間為5.6秒和5.6秒。 我 在外面 =4.5該裝置以集束彈藥機模式運行,可提供高達68瓦的輸出功率,確保了87.23%的效率。

有動態(tài)的負載變化 在外面 變換器由1a到3a不等,保持良好的穩(wěn)定性。較小的負載電流(I out 從0.05到1),沒有測量到轉換器輸出電壓水平的明顯變化(約450mv)。

在開放負荷情況下( Iout =0),輸入電源銷的測量值為600兆瓦。生成所需的V 計算機控制 電壓,變壓器第三繞組使用.

通過對設備的外部加熱,測試了其過溫保護特性.在此之后,在175℃的溫度下,由于測試部門的檢測,開關操作受到抑制,當溫度下降時,開關操作再次啟用。

同樣,通過在輸出上應用短路,OVRD保護終止了開關操作,當短路被移除時,開關操作會恢復。

智能集成簡化了汽車應用程序的復雜性,確保了成本效益和高性能的解決方案。將直流/直流轉換器等組件無縫地組合在高頻高壓環(huán)境下,可以優(yōu)化效率,最大限度地減少開關損耗。

安全是最重要的,超電流和溫度保護提高了應用設計的可靠性。此外,軟啟動和過載保護等功能確保了適當?shù)膽彪娫催x擇,凸顯了智能集成在汽車創(chuàng)新中的關鍵作用。