讓電動汽車牽引逆變器設(shè)計更靈活，成本更優(yōu)的反激控制器

在全球氣候變暖和和雙碳的背景下，以電能驅(qū)動車輛的交通方式在未來出行將占據(jù)主要地位。牽引逆變器（Traction Inverter）作為新能源汽車中重要的信號和能量傳遞部件，將動力電池輸出的直流電逆變?yōu)槿嘟涣麟婒?qū)動電機，同時接收來自整車控制器和控制機構(gòu)（制動踏板、油門踏板、換擋機構(gòu)）的信息對電機的工作加以控制。德州儀器可在此應(yīng)用中提供符合AEC-Q100 標準的反激控制器電源方案。

圖1 三合一電驅(qū)動

圖1為市面常見三合一電驅(qū)動，通常牽引逆變器和電機，減速器會集成化。普遍一臺電動汽車會配置一臺電機和牽引逆變器（圖2），部分高端車型會配置前后四驅(qū)，兩臺或超過兩臺電機和牽引逆變器。

LM5155x-Q1和LM5156x-Q1是德州儀器的全新一代反激控制器:

●    符合面向汽車應(yīng)用的 AEC-Q100 標準，且提供功能安全。

●    兩個物料Pin2Pin兼容且分別支持不同的5V 至 45V和3.5V 至 60V寬輸入工作范圍。

●    低功耗、高效率，可滿足100mV ±7% 低限流閾值，

●    提供強大的5A 峰值標準 MOSFET 驅(qū)動器，支持外部 VCC 電源。

●    整體方案尺寸小，設(shè)計簡單，BOM成本低。

●    LM5156x-Q1額外支持可選雙隨機展頻， 可降低EMI的影響。

如圖3牽引逆變器示意圖所示：

1. 在12V 主電源上，采用隔離式反激設(shè)計，將蓄電池的12v電壓轉(zhuǎn)化為+15v或-9v供電給Gate Driver。TI提供基于LM5155/6的該隔離式反激參考設(shè)計，見圖4開發(fā)板，為四個獨立電源軌供電，每個電源軌可提供 14V 的電壓和 300mA 的電流。同時具有以下特性：

●    通道之間的電壓隔離較高、電容較低

●    初級側(cè)調(diào)整，無光耦合器

●    適用于高側(cè)和低側(cè) IGBT 驅(qū)動器

●    禁用時靜態(tài)電流為零

●    開關(guān)頻率 (500KHz) 較高，允許使用小型變壓器和濾波器組件

圖 4 汽車四軌 17W 隔離反激式參考設(shè)計開發(fā)板

2. 同時根據(jù)ISO 26262規(guī)定，如果主電池故障時，需要提供備份電源來保證牽引逆變器工作不受影響。例如采用從高壓400V電池輸出12V備份供電。TI提供基于 LM5155/6的高壓反激方案。 該參考設(shè)計提供 15V/22W 隔離輸出，可見圖5開發(fā)板，電源可由 200V-480V 直流輸入供電。同時具有以下特性：

●    無需光耦合器即可實現(xiàn)初級側(cè)調(diào)節(jié)

●    外形緊湊，具有隔離式反激功能

●    雙隨機展頻，可降低 EMI (LM5156)

圖 5 200V - 480V 直流輸入，22W 反激式隔離型電源參考設(shè)計開發(fā)板   

來源：TI

作者：Oliver Ling/Peihai Liu