4 隔離式偏置電源架構(gòu)

汽車牽引逆變器系統(tǒng)中有關(guān)柵極驅(qū)動(dòng)器的另一個(gè)重要考慮因素是偏置電源架構(gòu)。偏置電源可提供用于驅(qū)動(dòng)每個(gè) IGBT 或 SiC MOSFET 的隔離式電源。為了使逆變器保持正常運(yùn)行，必須保證一個(gè)或多個(gè)隔離式電源具有可靠性。柵極驅(qū)動(dòng)器偏置電源的架構(gòu)因所需的可靠性級(jí)別而異。偏置電源可以在多個(gè)驅(qū)動(dòng)器之間共享（集中式）、單獨(dú)提供給每個(gè)驅(qū)動(dòng)器（分布式）或部分共享（半分布式）。

集中式偏置電源架構(gòu)具有元件數(shù)少、成本低和通用控制等優(yōu)勢(shì)。但是，該架構(gòu)的變壓器可能體積龐大，會(huì)受到共模電流的影響，當(dāng)在六個(gè)驅(qū)動(dòng)器之間共享時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致復(fù)雜的 PCB 布線，并且本身不包含任何冗余。

圖 4-1 集中式偏置電源架構(gòu)

半分布式電源由多個(gè)變壓器組成，可為各種驅(qū)動(dòng)器組產(chǎn)生偏置。例如，每個(gè)高側(cè)驅(qū)動(dòng)器可由單獨(dú)的變壓器供電，而所有低側(cè)驅(qū)動(dòng)器均可共享。此架構(gòu)的優(yōu)勢(shì)在于變壓器結(jié)構(gòu)和 PCB 布局簡(jiǎn)單，能夠?yàn)槊總€(gè)偏置電源提供更高的電源質(zhì)量、電源變壓器的重量分布以及簡(jiǎn)單控制。缺點(diǎn)包括元件數(shù)量更多、成本更高并且仍然缺乏冗余。

圖 4-2 半分布式偏置電源架構(gòu)

最后，分布式電源架構(gòu)為每個(gè)柵極驅(qū)動(dòng)器提供單獨(dú)的偏置電源。雖然它需要更多的元件，導(dǎo)致成本更高，但其優(yōu)點(diǎn)包括高冗余度、簡(jiǎn)化的布局和重量分布以及更好的供電質(zhì)量。

圖 4-3 分布式偏置電源架構(gòu)

更多有關(guān)偏置電源的信息，請(qǐng)參閱 TI 的高電壓控制器產(chǎn)品系列和適用于 HEV/EV 牽引逆變器的偏置電源參考設(shè)計(jì)。