使用PI方案進(jìn)行800V牽引逆變器的應(yīng)急電源設(shè)計(jì)

在電動(dòng)汽車的牽引逆變器中，供電分為12V低壓電源和400/800V高壓供電。其中高壓供電送至牽引逆變器，進(jìn)行DC-AC逆變，產(chǎn)生三相交流電，驅(qū)動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)。逆變器通常提供90-250KW的輸出功率。其中400V電壓的電池組，主要在過去的電動(dòng)汽車中使用，受電流限制，充電速率和輸出功率較低。

而800V是新型電動(dòng)汽車所采用的電壓，高壓母線支持更大容量的電池組，支持最高350kW的充電功率。電壓的提升也減小了系統(tǒng)電流，相比400V平臺(tái)，800V平臺(tái)的整體性能得到了很高的提升，并且導(dǎo)線的截面積減小，也減輕了整車重量。目前，800V平臺(tái)已經(jīng)商用，在大型電動(dòng)車和高性能電動(dòng)車上廣泛使用。

通過ISO 26262對(duì)牽引逆變器的安全要求中，要求12V小電池故障不會(huì)影響牽引逆變器的驅(qū)動(dòng)，這就需要在12V電壓故障時(shí)，由應(yīng)急電源為牽引逆變器供電。800V平臺(tái)不僅提供更高的驅(qū)動(dòng)功率、提高電池組充電速度，還可以降低導(dǎo)線重量，使用更輕更細(xì)的線材。PI的SCALE-iDriver驅(qū)動(dòng)器、InnoSwitch3均可以用在800V高壓平臺(tái)。

PI的SCALE-iDriver驅(qū)動(dòng)器適用于使用IGBT和SiC MOSFET的純電動(dòng)汽車和插電式混合動(dòng)力汽車的門極驅(qū)動(dòng)器解決方案，支持400/800V供電。并且SCALE-iDriver具有8kV的絕緣強(qiáng)度，并且100%進(jìn)行測(cè)試。外部爬電距離和電氣間隙≥9.5mm，內(nèi)部絕緣材料間距≥0.4mm。適用于IGBT，高壓MOSFET和碳化硅MOS的驅(qū)動(dòng)，并提供完善的保護(hù)功能。

牽引逆變器正常工作時(shí)由12V電池供電，當(dāng)12V電池故障時(shí)，需要由應(yīng)急電源供電，并實(shí)現(xiàn)故障響應(yīng)以確保安全。應(yīng)急電源需要在30-1050V的寬輸入電壓下工作，以滿足主動(dòng)控制和滿電電池以及電機(jī)再生的高電壓。應(yīng)急電源還需要在-40到85-105℃下提供10-40W的功率輸出，滿足高可靠性及絕緣要求。還需要小體積以降低成本和減小整體體積，單一應(yīng)急電源滿足寬輸出功率和寬輸入電壓。

PI提供的應(yīng)急電源方案支持30-1200V的寬輸入電壓，最高輸出功率為15W，內(nèi)置加強(qiáng)的隔離。PI的InnoSwitch3-AQ支持次級(jí)檢測(cè)反饋，內(nèi)置同步整流控制器，相比肖特基整流，降低損耗降低成本。使用高效率準(zhǔn)諧振開關(guān)，內(nèi)部集成FluxLlink磁感耦合技術(shù)，具有高帶寬和快速的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，無需光耦反饋，并且內(nèi)置完善全面的保護(hù)功能，可通過外置的StackFET，支持1000V以上的輸入電壓。

PI基于InnoSwitch3-AQ的應(yīng)急電源方案支持多繞組，產(chǎn)生正負(fù)柵極驅(qū)動(dòng)電壓，無需DC-DC轉(zhuǎn)換器，在40V輸入時(shí)仍可輸出8W的功率，800V輸入下，空載功耗＜80mW。PI提供用于400V系統(tǒng)的30W參考設(shè)計(jì)DER-840Q、20W參考設(shè)計(jì)DER-907Q、800V系統(tǒng)的30W參考設(shè)計(jì)DER-859Q和15W參考設(shè)計(jì)DER-889Q。