Silicon Labs提供适用于电动汽车主DC-DC转换器的高功率、高效率隔离解决方案

时间： 2021-01-05 来源：Silicon Labs

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主DC-DC转换器将车载200~800V高电压电池的直流电源转换成较低的直流电压（48V或12V），从而为电动汽车（EV）和混合动力电动汽车（HEV）的大灯、车内灯、雨刷和车窗电机、风扇、泵和许多其他系统供电。这种高电压-低电压（HV-LV）直流-直流转换器通常被称为辅助直流-直流或辅助电源模块（APM）。隔离对于分隔控制系统与高电压域至关重要。

在中载到重载条件下，APM可能处于2至3kW范围内，而期望的效率在92~95%范围内。低电压侧的回路/接地通常连接到车辆底盘，因此需要在低电压侧和高电压侧进行电流隔离，以保证安全并为低电压控制器提供保护。转换器的高电压输入和低电压输出之间的隔离是通过变压器来实现的。开关频率可相对较高（例如100kHz），以保持变压器的磁性大小最小。在混合动力电动汽车（HEV）等一些应用中，直流-直流可反向运行，以将电源从12V域提升到48V或高电压域，从而帮助启动或提供备用电源。

所述的APM采用变压器高电压一次侧上的全桥和变压器低电压二次侧上的全桥同步整流器。高电压开关通常采用快速IGBT（如方框图所示）或高电压碳化硅（SiC）MOSFET来实现；变压器一次侧上的高电压开关需要隔离栅极驱动器。这些开关的栅极驱动采用隔离栅极驱动器，例如SILICON LABS（芯科科技）的Si8239x、Si823x、Si823Hx、Si827x和Si828x。最新的直流-直流转换器采用SiC MOSFET来增加功率密度和减小尺寸。

转换器可以是单向的，仅供应高电压域到低电压域的能量，也可以是双向的。单向的直流-直流可采用二极管而不采用低电压侧的开关，但双向的模块需要开关。然而低电压开关的栅极驱动器一般不需要进行隔离。

APM控制器还需要感测转换器的输入和输出电压，以提供闭环控制。Silicon Labs的Si8931 隔离电压传感器非常适合此用途。整个系统可以通过诸如CAN（方框图中为“Comm”）的汽车总线进行监控和控制。CAN通过使用诸如Si86xx的数字隔离器和带有集成直流-直流电源转换器（Si88xx）的数字隔离器进行隔离。

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