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车辆电气化的新辅助电源解决方案

辅助电源单元在电池电动车（BEV）和混合动力电动车（HEV）的电源应用中无处不在，对于为通常高达20 V的各种低压子系统（例如控制，通信；而且，电源本身的电源可能来自+400 V直流高压总线，例如车载充电（OBC）系统或48 V或12 V电池电压轨。在如此广泛的应用范围内，对辅助电源的要求非常多样化，从而在市场上产生了众多替代解决方案和实施方案。

尽管这些电源是辅助系统，但它们仍需要确保高可靠性和稳定性，因为它们的作用是为关键模块提供电源，例如逻辑级电路（可能包括核心控制器）或打开和关闭电源的栅极驱动器MOSFET（金属氧化物硅场效应晶体管）和IGBT（绝缘栅双极晶体管）。

同时，紧凑的设计和出色的性价比是必不可少的，因为该系统不是应用程序核心的一部分，因此应花费尽可能少的资源来完成工作。安全也是最重要的，在大多数情况下，系统必须符合汽车标准，这也限制了EMC排放。

除了以上两点，还需要具备可灵活适应广泛的输入电压范围，以适合不同的用例，使其在其他应用中脱颖而出；提供高压隔离（特别是在法规要求的情况下）或功能隔离以保障操作的可靠性。  

根据与应用相关的上述要求，可以在不同的拓扑结构中实现辅助电源-反激，升压，降压-升压等。它们可以采用替代开关策略，例如准谐振或固定频率，并利用集成或离散技术来提供必要的功率。图1.基于反激式拓扑的隔离式辅助电源原理图，工作在准谐振峰值电流模式控制下。图2.效率40 W SECO−HVDCDC1362−15W15V−GEVB

图1.基于反激式拓扑并以准谐振峰值电流模式控制工作的隔离式辅助电源的示意图。

安森美半导体最近推出了四种新解决方案：高压辅助电源，适用于基于800 V和400 V电池的BEV和PHEV并提供15 W或40 W功率，以及用于IGBT和SiC MOSFET驱动器的隔离式电源。这些解决方案解决了上述挑战并满足了必要的要求。

所述SECO-HVDCDC1362-15W15V-GEVB和SECO-HVDCDC1362-40W15V-GEVB是高度有效和灵活的初级侧调节（PSR）辅助电源用于BEV和PHEV汽车动力列车优化供应。这些设计可在250 V至900 V的宽输入DC电压范围内提供稳定的15 V，因此适用于400 V和800 V电池系统。

该解决方案利用了NCV1362准谐振峰值电流PSR反激控制器，成本优化的NVHL160N120SC1 160mΩ1200 V碳化硅（SiC）MOSFET和FFSD0665B-F085的多种优点SiC二极管。由于所用SiC FET具有高阻断电压能力和超低栅极电荷（34 nC）值的优点，开关损耗显着减小，设计在低线路条件下的应用效率高达86％。NCV1362控制器出色的驱动能力允许SiC FET在12 V下直接运行，而无需预驱动器，从而简化了布局并减少了材料清单的内容。反激式变压器可提供4 kV的隔离度，并且可通过汽车级半导体和无源器件实现。

图2.效率40 W SECO−HVDCDC1362−15W15V−GEVB

图3. SECO-HVDCDC1361-2-15W15V-GEVB的框图

图4.高压辅助电源15 W（SECO−HVDCDC1362−15W15V−GEVB）的优点

所述 SECO-LVDCDC3064-IGBT-GEVB 是IGBT驱动器的分离的供给，提供必要的稳定电压轨（ - 7.5 V和15V，并且每个分支50毫安）在宽的输入电压范围内进行有效的开关（6 Vdc至18 Vdc）。还提供了额外的+7.5 V电源轨，以支持任何其他较低电压逻辑。系统利用 NCV3064  DC-DC转换器，可在最小化物料清单的情况下实现紧凑而坚固的设计。该板完全通过汽车认证的零件实现，并且与商用IGBT DC / DC电源引脚兼容，从而为隔离的驱动器电源提供了开箱即用的插入式解决方案。使用相同NCV3064的另一个SiC变SECO-LVDCDC3064-SIC-GEVB 将适用于SiC MOSFET开关，为栅极驱动器提供+ 20 V /-5V电压轨。

图5. IGBT隔离驱动器电源15 W的优势（SECO-LVDCDC306306-IGBT-GEVB）

图6. SECO-LVDCDC3064-IGBT-GEVB的框图

用于400 V和800 V电池系统的新电源设计以及用于IGBT和SiC栅极驱动器的隔离电源经过专门设计，可直接集成到应用系统中。 

安森美半导体用于汽车辅助电源解决方案的广泛产品和工具组合，有助于满足每种应用的要求并提供最佳解决方案。除了我们全面的AC-DC控制器和调节器，DC-DC控制器和调节器，功率MOSFET，二极管和保护器件的产品组合， 以充分实现广泛的设计之外，我们还帮助工程师进行广泛的硬件和软件评估以及开发工具，可以加快开发阶段并缩短新产品的上市时间。