目前在新能源電動汽車應(yīng)用中使用的電源比工業(yè)級固定式應(yīng)用中的電源承受更為惡劣的應(yīng)用環(huán)境。新能源汽車電源經(jīng)常暴露在寬溫度范圍、直流電池輻射、沖擊和振動、外來顆粒和污染物以及高水平EMI的環(huán)境中。對于新能源電動汽車而言,母線電壓可能高達1000VDC,因此還必須考慮高壓直流和瞬態(tài)的影響等等問題。
通過采用InnoSwitch™3-AQ可簡化汽車應(yīng)用中隔離反激式功率變換器的設(shè)計,利用初級和次級控制器集成到單個器件芯片中,可以實現(xiàn)在連續(xù)導(dǎo)通模式(CCM)、臨界工作模式(CrM)和斷續(xù)導(dǎo)通模式(DCM)下工作和平滑切換,滿足在在30VDC至1000VDC以上的寬輸入電壓范圍內(nèi)實現(xiàn)精確的輸出電壓調(diào)整。
1、根據(jù)上圖可以看出輸入電容(CINx ) – 串聯(lián)/并聯(lián)組合方式將取決于輸入電壓范圍和濾波要求, 緩沖器網(wǎng)絡(luò)(CSNx、RSNx、RSx和DCLAMPx)– 緩沖器網(wǎng)絡(luò)的串聯(lián)/并聯(lián)組合方式將根據(jù)輸入電壓范圍和輸出功率要求而有所不同、輸出電容(COUTx ) – 并聯(lián)電容的數(shù)量將取決于輸出電壓紋波和工作 壽命。
2、設(shè)置最大開關(guān)頻率:對于400VDC系統(tǒng)采用60W及以上為65kHz,較低功率為85kHz。800VDC系統(tǒng)采用35W或更高為35kHz,較低功率為45kHz,通常情況下,如果輸入電壓范圍較小,則最大開關(guān)頻率可以設(shè)置得較高,這是因為在整個輸入范圍內(nèi)都有可能發(fā)生波谷開通。即使在高頻下,這也將降低開關(guān)損耗。
3、輸入電容(CINx )選擇: 使用68nF至150nF、1206、X7R且額定耐壓≥500V的多層陶瓷電容(MLCC), 至少3個串聯(lián),如果電容具有軟端接,則可以使用容值更大的電容。
4、初級緩沖器電路(RSNx、CSNx、DCLAMPx、RS),如果變壓器原型制作完成,則根據(jù)實際測量的初級漏感計算緩沖器。 如果沒有變壓器原型,對于35W及更高功率的設(shè)計,則假設(shè)漏感(Llk )為LPRIMARY的1%。
5、初級檢測過壓保護(DPOV、VRPOV、RPOV)電路: 對于DPOV,采用設(shè)計一個100V、200mA的標準恢復(fù)SMD二極管。對于VRPOV需要計算所需的擊穿電壓。對于RPOV,使用一個47Ω、0603、1%至5%公差的厚膜SMD貼片電阻。
6、次級檢測過壓保護(DSOV、VRSOV、RSOV)電路: 對于DSOV,使用一個100V、200mA的標準恢復(fù)SMD二極管。對于VRSOV,需要計算所需的擊穿電壓。 對于RSOV,使用一個47Ω、0603、1%至5%公差的厚膜SMD貼片電阻。
7、IS引腳保護二極管(DIS )如果IS引腳未使用RC濾波器,則使用具有至少30 A非重復(fù)峰值電流的肖特基二極管。二極管電壓額定值可以 ≤ 40V。在出現(xiàn)輸出短路且阻抗非常低的情況下,IS引腳電壓可能超過該引腳的絕對最大額定值,發(fā)生此類事件期間需使用該二極管。
以上作為在新能源電動汽車領(lǐng)域的DC-DC隔離反激式電源部分前端設(shè)計規(guī)則,主要是增加前端電路器件的選擇性,通過優(yōu)化電路以及外圍器件的選擇對電路設(shè)計、布局適當,實現(xiàn)電源的可靠性。