lm体育官网下载：HEV/EV 子编制放置逐步朝着进一步集成的方向进展
进程选用 SiC MOSFET 和 800V 权谋达到了精华的牵引逆变器功率密度和成果，然后资助集成万种动力总成收效，最终使得每次充电后具有更长的行进路程。TI 寻常的集成式半导体门径产品系列让轿车建立商和甲等需求商或许活络地结束高成效和低本钱。
电动轿车正正在昂扬从处治到功率半导体界限的完备方式改造。电机分配和动力总成安置直接影响电动轿车的续航路程和驾驭功用。高精度电饱吹感器与具有及时规模成果的智能 MCU 相联合，有助于擢升推迟并低浸电机极限环途的精度，然后结束安静的速率和扭矩蜕化。因为谐波失真遍及，电气成果和续航路程得到改变；电机战栗也相通有所更始，然后有助于留意不酣畅的驾驭明晰。
可组织成效对牵引逆变器功用有利，本源它无妨杀青更低的 EMI 和更低的消费，然后擢升作用来搀扶伸长行进路程。TI 的 UCC5870-Q1 和 UCC5871-Q1 栅极驱动用具有 30A 驱动强度，因此无妨特别简单地根据更改和优化栅极电阻来完结可调栅极驱动处置策画。此外，它们具有电阻隔和 100kV/µs CMTI，是以无妨正在选用速疾开闭 SiC 本事的高压使用中简单地使用。
牵引逆变器分配将电池能量革新为规模扭矩和速度所需的功率，所所以濡染电动轿车续航路程、成效和驾驭体认的最大要素。扭矩与电机尺度成份额，而功率需求扭矩和速率。正在连接功率安稳的局势下，倘若念要减少电机尺度和扭矩，则供应添加疾度。这是个污蔑，因为元件尺度素常跟着功率水准和扭矩填充而添加，特别是保全因凝滞或电气非理念身分而构成消磨等操控成效庸俗问题时。所以，不光要停止电机的尺度，还要萎缩牵引逆变器自己的电气编制尺度，这一点变得很危殆。
当然 SiC MOSFET 更高效，可是就像任何其他们晶体管往往，它们正在开闭时会构成很少功率消费，而这些功率花费会浸染牵引逆变器的睹效。正在开闭瞬变年光，电压和电流旮旯会重迭并构成功率消磨，如图 3 所示。高栅极驱动器输出电流无妨对 SiC FET 栅极举行速速充放电，然后结束较低的功率花费。然则IM体育，开合行为会正在温度、电流和电压边境内产生改变，所以以尽或许速的疾度举行开闭并非尽善尽美。SiC FET 上电压的快速转化（称为漏源电压 (VDS) 的瞬态电压 (dv/dt)）会以传导接地电流形状产生电压过冲和电磁干涉 (EMI)。鉴于绕组间的电容惊骇产生近距离，电机己方会遭到高 dv/dt 的濡染。栅极驱动器电途或许极限功率消失和开合瞬态。
MCU 必定源委模数调集器 (ADC) 改制给定的三相电流勘察值来疾疾地将衡量值数字化，然后馈入主算法来为牵引逆变器的输出天才脉宽调制 (PWM)。电机规模分配中遍及选用的 FOC 算法供应使用芜乱的数学运算，比方快速傅里叶改制 (FFT) 和三角运算。这就导致了对高责罚带宽的需 求，特别是敷衍 20kHz 及以上的开闭频率而言。
图 6. 榜样反激式修订器偏置操控料理与 UCC14240-Q1 的 BOM 面积和高度比较。
进程操控栅极电阻来分配栅极驱动器的输出拉电流和灌电流，有助于优化 dv/dt 和功率花费之间的衡量。图 4 显露了一种栅极驱动器结束，该杀青具有可调输出驱动强度来针对温度和电流边境内的 SiC MOSFET 压摆率改变举行优化。
凭借 UCC14241-Q1 和 UCC1420-Q1 等集成式电源模块，初级到次级离隔电容无妨被很好地分配正在 3.5pF 以下，然后使得速速开合 SiC MOSFET 的 CMTI 大于 150V/ns。HEV/EV 子编制安设逐渐朝着进一步集成的倾向发展，比方将牵引逆变器与直流/直流修订器协同使用。与选用反激式滚动器的榜样偏置电源打点策划比较，UCC14241-Q1 或许让物料清单 (BOM) 面积减少约 40%，如图 6 所示。其高度要比分立式变压器组织低得众，是以浸心更低，振荡耐受度更高。完备这些身分都有助于擢升牵引逆变器编制的真实性和伸长行使寿数，一起无妨需求无误的电压来高效地驱动功率晶体管。
要是脱离式扩张器就正在噪声源邻近，则这些扩张器应无妨切当地劳作，何况电源和分配电流之间的噪声干涉应极小，这一点非常弁急。这便是为什么电流感测环叙中需求行使可正在电源接地和信号接地之间供应高瞬态噪声抗扰度的电远隔式弥补器。进程闭理地取舍元件，高精度电流感测环叙或许规模三个电流相位的谐波失真，然后正在加速和刹车年月结束安静的电机速度和扭矩约束。正在驾驭年月，电流感测环途的精度尚有助于当心电花费并最大极限地微小颤抖。AMC1300B-Q1 和 AMC1311B-Q1 等脱离式弥补器与 AMC1306M25 和 AMC1336 等离隔式调制器资助正在 200kHz 带宽界限内实施的确的电流和电压丈量，并供应不到 2µs 的推迟和共模瞬态抗扰度逾越 100kV/µs 的电阻隔。
有必要求分配 MCU 的功率负载，以便它无妨打点牵引逆变器的电机约束和安静效能。高速 FOC 完结带来了更众的余量，让 MCU 中的电源和处治才具无妨赏罚电机极限和成效安靖性情。C2000™ TMS320F28377D、TMS320F28386D、TMS320F280039C 和 Sitara™ AM2634-Q1 等及时 MCU 或许有用地供应快速分配环途效能，并凭借 3MSPS ADC 来感测和赏罚众个优化内核的功率，然后速疾践诺芜乱的约束数学运算。紧茂盛成的高折柳率驱动 PWM 有助于天分确凿的占空比，然后杀青优化的电机极限。针对牵引逆变器举行优化时，ADC 输入、FOC 算法实践和 PWM 写入三级相勾通，结束了不到 4µs 的极限环途推迟。
为栅极驱动器需求电源和电压的离隔式偏置电源应当正在速速瞬变年光光阴贯串妥当的正栅极电压，并无妨保持负电压来毗邻 SiC FET 安靖闭断。离隔式电源大凡接纳集成半导体开合极限器的变压器来先天。然则，从电气成效和 EMI 的视点而言，变压器的冗杂安置会直接影响功率级的成效。绕组间电容会导致共模电流弥补，而共模电流又会导致产生 EMI，是以该电容越小越好，但供应正在尺度、额外电压和成果之间举行权衡，因此供应花更众的时期来铺排。
当电源供应具有阻隔材干和精美的调集材干时，帮助高电压 SiC MOSFET 的栅极电压乞求变得特意具有离间性。从 SiC MOSFET 的电流电压特质弧线中无妨明白地看到栅极电压带来的污染，如图 5 所示，个中栅源电压 (VGS)越高会导致线性区域的弧线斜率越大。弧线斜率较大意味着应减小漏源导通电阻 (RDS(on))，以最大极限地微小导通损耗并阻难热失控。
图3 VDS和 ID重迭导致的 MOSFET 导通充电弧线以及对应的开合叮嘱
为了推迟续航路程、缩短电机尺度并举高浸量，但又不可低浸功率水准，牵引电机需求无妨以更高的速率 (30,000rpm) 拯救。这需求快速感测和处分智力，以及高效的直流到互换电压改变。为了结束这些倾向，牵引逆变器安置趋向蕴涵使用高档极限算法、选用 SiC MOSFET 行为功率级中的开闭晶体管、使用 800V 高压电池，以及集成众个子编制来获得高功率密度。
由 MCU 和电流感测环途天才的极限信号会馈入功率级，而功率级是电池和电机之间的枢纽。功率级包蕴一个高压直流总线，该总线经过一个与 IGBT 或 SiC MOSFET 等功率晶体管的三个相位毗邻的大电容器组去耦。功率级应当正在将直流电压转化为交换时具有极小的功率消费，何况尺度较小，以便高效地使用电池，然后推迟轿车的续航路程。不过，这是个诽谤，原因电压和功率越高，元件的尺度天然就越大。幸亏的是，跟着合系技艺的不断争论，以一概元件尺度需求更高的功率秤谌成为生怕。
，或许助助杀青更速的电机速率、更高的成果和更小的方式尺度，一起仍贯串功率密度褂讪。新权略让轿车装备商或许打制续航路程更远、功用更精华的另日轿车。
若要遍及电动轿车的驾驭意会，蕴涵安稳的巡航分配、聪明的加速和减速，以及更哗闹的车内领会，一种步骤是擢升电流感测反响环途的合座精度和实在性。该规模环说是感测电流从牵引逆变器各相流回离隔式厉紧加添器并流过微约束器 (MCU) 以进行赏罚的途径。此途径最终会让符号返回到牵引逆变器的分配输出。进程优化电机极限环途或许达到速速精确的反响，如此一来，电机便或许速速呼应速率或扭矩改制。图 1 中高亮暗示的单个显现了电机极限环叙。
觉得牵引逆变器尺度的身分有以下两个：高电压晶体管的类型，以及电池的电压电平。与具有相通额外电压的 IGBT 比较，SiC MOSFET 具有更低的开合花费和更小的裸片尺度，所以少量工程师会正在牵引逆变器希图中接纳 SiC MOSFET。当 SiC 晶体管遭到妥当极限时，正在逆变器的完美劳作条件（例如温度、疾度和扭矩）下，它们的花消更低，的确性更高，所以或许伸长行进路程。
如图 2 中所述，牵引逆变器中的电源和分配电流之间庸俗由脱离式半导体元件离隔。三个离隔式扩张器或调制器经过分流电阻器丈量电机电流，然后将记号馈入 MCU 的场定向极限 (FOC) 算法。若要升高电机速率，就需求更高带宽的电流感测反响环途，这就意味着同相电流需求尽速生 成经编削的逆变器输出。电流感测反响环途的伸长是一项急急思量要素，分外是原故功率晶体管开闭频率（图 1 中的绝缘栅双极晶体管 [IGBT]/SiC MOSFET）加添到数十千赫兹，何况规模信号有必要逐周期改变脉冲宽度，以达到较高的转疾。大电流产生的噪声还会陶染环叙实在性。
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电池的电压电平也会浸染编制中保全的 dv/dt 大小，当铺排职工需求最大分配地低浸 EMI，何况所选元件供应满足各项脱离安靖榜样并勾通相同的功率密度和面积时，这也会带来搬弄。SiC MOSFET 以较小的裸片尺度帮助愈加 1,200V 的高击穿电压，这可以为 800V 电动轿车电池使用打制高功率密度操控安置。
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