1 簡介

HVLV DCDC 轉(zhuǎn)換器的偏置電源主要可分為兩部分：隔離式偏置電源和非隔離式偏置電源?？紤]到微控制器位于轉(zhuǎn)換器的 LV 次級側(cè)，HV 初級側(cè)需要隔離式柵極驅(qū)動器。因此，需要使用隔離式偏置電源為隔離式柵極驅(qū)動器供電?？梢允褂貌煌耐?fù)鋪碓O(shè)計(jì)隔離式輔助電源。常用的拓?fù)浒ǚ醇な?、推挽式、LLC 諧振和集成變壓器模塊。每種拓?fù)涠季哂刑囟ǖ膬?yōu)勢，但同時(shí)也存在各種權(quán)衡和挑戰(zhàn)。拓?fù)涞倪x擇在很大程度上取決于隔離式輔助電源的整體架構(gòu)。不同的 Si、SiC、GaN、IGBT 開關(guān)（以及可能的其他開關(guān)）需要不同的輸入電壓范圍來提供柵源電壓。因此，隔離式輔助電源架構(gòu)和器件選型也取決于設(shè)計(jì)中使用的開關(guān)。

考慮到微控制器位于低壓側(cè)，并與低壓電池共用同一接地，因此直流/直流轉(zhuǎn)換器次級側(cè)的所有器件（如非隔離式柵極驅(qū)動器、有源鉗位電路柵極驅(qū)動器、傳感器、控制器局域網(wǎng) (CAN) 等）均可使用非隔離式偏置電源供電。對于低電壓電池，可以使用降壓轉(zhuǎn)換器、單端初級電感轉(zhuǎn)換器 (SEPIC) 或降壓/升壓轉(zhuǎn)換器等非隔離式 DCDC 轉(zhuǎn)換器生成穩(wěn)壓電壓軌。此穩(wěn)壓電壓軌可進(jìn)一步用于將所需的偏置電源分配至初級側(cè)和次級側(cè)器件。

偏置電源器件從 HEV 或 EV 的低壓電池或高壓電池獲取電能。根據(jù)電源不同，偏置電源可分為兩類：低壓隔離式偏置電源和高壓隔離式偏置電源。偏置電源電路可以直接連接到電池，也可以使用前置穩(wěn)壓器連接到電池。是否需要前置穩(wěn)壓器，取決于器件能否具有寬輸入電壓范圍。盡管低壓電池常用于為隔離式輔助電源供電，但有時(shí)低壓和高壓電池都用于在系統(tǒng)中提供冗余。冗余電源可以使整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)更高的功能安全性。

圖 1-1 展示了具有 DC-DC 初級和 DC-DC 次級的通用 HVLV DCDC 轉(zhuǎn)換器電路。開關(guān)命名為 Pri_HS_1、Pri_HS_2 等。此命名規(guī)則的第一部分指示開關(guān)屬于轉(zhuǎn)換器的 DC-DC 初級和 DC-DC 次級。第二部分顯示了電路使用高側(cè)開關(guān)還是低側(cè)開關(guān)。第三部分顯示了高側(cè)或低側(cè)開關(guān)編號。照此考慮上述每個(gè)開關(guān)的柵極驅(qū)動器以及柵極驅(qū)動器的隔離式輔助電源的相同命名規(guī)則。本文檔的各圖中使用此命名規(guī)則來描述不同的隔離式輔助電源架構(gòu)。

圖 1-1 HVLV DCDC 通用電路