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。

 

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汽车辅助电源方案

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汽车高压 15 V 15 W 辅助电源(视频)

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隔离型 IGBT 门极驱动器电源(视频)

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