1 簡介

隔離式輔助電源為 HEV 和 EV 中的不同柵極驅(qū)動器供電?？梢允褂貌煌耐?fù)鋪碓O(shè)計隔離式輔助電源。一般而言，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 (V_GS)。因此，隔離式輔助電源架構(gòu)和器件選型也取決于設(shè)計中使用的開關(guān)。

隔離式輔助電源從 HEV 或 EV 的低壓電池或者高壓電池獲取電能。根據(jù)電源不同，隔離式輔助電源可分為兩類：低壓隔離式輔助電源和高壓隔離式輔助電源。隔離式輔助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，但有時候低壓和高壓電池都可在系統(tǒng)中提供冗余。冗余電源有助于滿足整個系統(tǒng)更高功能安全等級的要求。

矩陣轉(zhuǎn)換器通常是單級 OBC 的常用拓?fù)?。因此，本文主要重點(diǎn)介紹矩陣轉(zhuǎn)換器隔離式輔助電源的架構(gòu)。圖 1-1 展示了采用通用矩陣轉(zhuǎn)換器的單級 OBC，其中交流是初級側(cè)和高壓直流側(cè)級。開關(guān)命名為 HS_1、LS_1、HS 偏置、LS 偏置、SW1、不同顏色框中的 SW2、SW3 及 N（中線）。彩色框表示同一盒中開關(guān)的柵極驅(qū)動器可以從隔離式輔助電源的同一輸出共享，因?yàn)檫@些開關(guān)對 V_GS 具有相同的基準(zhǔn)。照此考慮上述每個開關(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。本文檔中各圖使用此命名規(guī)則描述了不同隔離式輔助電源的不同架構(gòu)。

圖 1-1 單相拓?fù)?br>（共漏極）

圖 1-2 三相拓?fù)?br>（共漏極）

可使用方程式 1 計算從隔離式輔助電源到每個單通道隔離式柵極驅(qū)動器或雙通道隔離式柵極驅(qū)動器的一個通道的功率要求。電源要求可能會因?yàn)殚_關(guān)頻率、隔離式柵極驅(qū)動器驅(qū)動的開關(guān)的柵極電荷、開關(guān)的柵源電壓等而異。如果隔離式偏置輸出用于為多個隔離式柵極驅(qū)動器供電，則對隔離式輔助電源所需的總功率輸出求和。例如，如果輔助電源輸出為四個單通道隔離式柵極驅(qū)動器供電，則總功率要求為使用方程式 1 計算出的 P_reqd 的四倍。