设计了一个10 W单输出汽车应急电源。用于800 V电池系统的电动汽车,支持30 VDC到1000 VDC的超宽输入范围。采用了InnoSwitch3-AQ系列IC的1700 V额定3947CQINN反弹转换器配置。通过观察IEC-60664第1部分和第4部分中规定的爬电和间隙要求,提供了一次(高压输入)和二次(输出)侧之间的加强隔离。报告包括电源规格、原理图、印刷电路板布局、材料清单、磁性规格和性能数据。
该设计可以在整个30 VDC到1000 VDC输入电压范围内提供高达105°C环境温度的全10 W输出功率。7.5 V输出通常被配置为在提供牵引逆变器的车辆12 V系统发生故障时提供冗余电源。这是通过允许逆变器提供主动短路、主动放电和报告功能来满足功能安全的共同要求。InnoSwitch3-AQ IC通过直接感知输出电压,并通过FluxLinkTM向主端提供快速、准确的反馈,从而维持必要的调节。通过二次侧控制,采用同步整流比二极管整流提高了整体效率,从而消除了散热,节省了成本和空间。
输入滤波器汽车逆变器环境恶劣,由于电源模块的开关动作,具有高dv/dt和di/dt的特性。通过电源的隔离屏障产生较大的共模电流,这反过来会干扰电源的操作、其他逆变器块和测量信号的完整性。输入共模扼流器L1以及旁路电容器C1到C3和C22到C24有助于过滤不必要的噪声,并防止它们影响设计的整体性能。选择了共模电感器L1,使参考板能够承受电源集成公司的内部“高压网络上的抗纹波”测试。该试验在高压输入端注入高频纹波,以模拟牵引逆变器中实际的直流连接电容器纹波。L1的最终值将取决于最终的设计或应用要求。噪声越高,L1的电感就应该越高。但是,应该考虑到电感值和直流电阻(DCR)之间的关系,这将影响到设计的整体效率。
高压侧电路本设计采用反弹式转换器来提供来自高压输入的隔离的低压输出。反弹跳变压器T1初级绕组的一端连接到高压直流输入端,而另一端连接到INN3947CQ IC1内集成的1700 V功率MOSFET的漏极端子。由二极管D1、D2、电阻R2、R3、R4和电容器C4、C5、C6形成的一次钳位电路,在IC1内部的开关关闭时限制IC1的峰值漏源电压。与传统的RCD钳相比,两个表面安装的AEC-Q合格的二极管串联使用,以满足爬电和间隙要求,并确保每个二极管的电压不超过其额定值的70%。电阻网络有助于消耗变压器存储在T1泄漏电抗中的能量。选择缓冲电阻器,在保持功耗低于50%的同时,不会超过其额定电压的80%。缓冲电阻的冷却区域也被考虑,以确保工作温度将在一个可接受的水平。
在这个设计中,通过将V引脚连接到电源,禁用输入主电压和过电压功能。这种方法不需要用于设置IC1的欠电压或过电压特性的电压传感电阻链,从而节省了成本和空间。然而,在没有欠压特性的情况下,输出在高输出负荷电流的< 40 VDC电压下可能无法达到调节,导致输出上升,但无法达到调节(打嗝)。时间由自动重启功能决定,提供一个50 ms的启动尝试,然后是2秒的关闭时间。如果这在目标设计或应用上不可接受,则可以实现欠压特性。推荐的电路和设计指南请参考数据表。