2020年11月09日 | 分享一个新方案：辅助电源方案用于汽车功能电子化

2020-11-09 来源：安森美半导体

辅助电源单元在电池电动汽车(BEV)和混合动力电动汽车(HEV)的电源应用中无处不在，对于为控制、通信、安全、驱动等通常低于 20 V 的各种低压子系统供电至关重要，而且，电源本身的电源可能来自+400 V 直流高压总线，如车载充电(OBC)系统或 48 V 或 12 V 电池电压轨。

在如此广泛的应用范围内，对辅助电源的要求非常多样化，因而市场上产生了无数替代方案和运用。

尽管这些电源是辅助系统，但仍需要确保高可靠性和稳定性，因其在为关键模块供电，如可能包括核心控制器的逻辑级电路，或导通和关断功率金属氧化物硅场效应晶体管(MOSFET)和绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的门极驱动器。

同时，要求紧凑的设计和出色的性价比，因为这些系统不是应用的核心部分，因此应花费尽可能少的资源来完成工作。

安全也是最重要的，在大多数情况下，系统必须符合汽车标准，也规定了电磁干扰限制。而且，适应广泛的输入电压范围和适应不同用例的灵活性，使其脱颖而出。

最后同样重要的是，辅助电源需要提供高压隔离，特别是如果法规规定，或功能隔离，以实现可靠的运行。

根据应用相应的上述要求，辅助电源用在不同的拓扑结构 - 反激、升压、降压 - 升压等。它们可采用替代的开关机制，如：准谐振或固定频率，并利用集成或分立技术来传输所需的功率。

图 1. 基于反激式拓扑的隔离型辅助电源原理图，工作在准谐振峰值电流模式控制下

安森美半导体最近推出了四个新方案：高压辅助电源，适用于基于 800 V 和 400 V 电池的 BEV 和 PHEV 并提供 15 W 或 40 W 功率，以及用于 IGBT 和碳化硅(SiC) MOSFET 驱动器的隔离型电源。这些方案解决上述挑战并满足所需要求。

SECO-HVDCDC1362-15W15V-GEVB 和 SECO-HVDCDC1362-40W15V-GEVB 是极高能效和灵活的初级端调节(PSR)辅助电源，优化用于 BEV 和 PHEV 汽车动力总成。这些设计可在 250 V 至 900 V 的宽输入直流电压范围内提供稳定的 15 V，因此适用于 400 V 和 800 V 电池系统。

该方案利用 NCV1362 准谐振峰值电流 PSR 反激控制器、成本优化的 NVHL160N120SC1 160mΩ1200 V 碳化硅(SiC) MOSFET 和 FFSD0665B-F085 SiC 二极管的多种优点。

得益于 SiC FET 的高阻断电压能力和超低门极电荷(34 nC)值，开关损耗显著减小，该设计表现出出色的能效，在低交流电条件下高达 86％。

NCV1362 控制器出色的驱动能力支持 SiC FET 在 12 V 下直接运行，而无需预驱动器，从而简化了布局并减少了物料单的内容。反激式变压器提供 4 kV 的隔离度，且完全通过汽车级半导体和无源器件实现。

图 2. SECO−HVDCDC1362−15W15V−GEVB 的能效

图 3. SECO−HVDCDC1362−15W15V−GEVB 框图

图 4.15 W 高压辅助电源的优势

(SECO−HVDCDC1362−15W15V−GEVB)

SECO-LVDCDC3064-IGBT-GEVB 是 IGBT 驱动器的隔离电源，提供所需稳定电压轨 (-7.5 V 和 15 V，每个分路 50 mA），实现在宽输入电压范围（6 Vdc 至 18 Vdc）高效开关。还提供了额外的+7.5 V 电源轨，以支持任何其他较低电压逻辑。

该系统利用 NCV3064 DC-DC 转换器，实现紧凑而稳定可靠的设计，最小化材料单内容。该板完全采用汽车认证的器件实现，并且与商用 IGBT DC - DC 电源引脚兼容，从而提供了开箱即用的隔离型驱动器电源方案。

使用相同 NCV3064 的另一个 SiC 变体 SECO-LVDCDC3064-SIC-GEVB 将适用于 SiC MOSFET 开关，为门极驱动器提供+ 20 V /-5V 电压轨。

图 5.1.5 W IGBT 隔离型驱动器电源的优势 (SECO-LVDCDC3064-IGBT−GEVB)

图 6. SECO-LVDCDC3064-IGBT−GEVB 框图

新的电源设计用于 400 V 和 800 V 电池系统，隔离型电源用于 IGBT 和 SiC 门极驱动器，都经过专门设计，可直接集成到应用系统中。

安森美半导体用于汽车辅助电源方案的广泛产品和工具阵容，有助于满足每种应用的要求并提供最佳方案。

除了 AC-DC 控制器和稳压器、DC-DC 控制器和稳压器、功率 MOSFET、二极管和保护器件的全面产品阵容，以充分实现广泛的设计，我们还提供广泛的硬件和软件评估以及开发工具帮助工程师，可加快开发阶段并缩短新产品的上市时间。

辅助电源汽车电子

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