用于电动汽车应用的反激式开关

InnoSwitch3-AQ 代表了反激式控制器的最高集成度，使汽车电源具有最少的组件数量和最小的 PCB 面积。该器件的高效率使其很容易满足汽车行业苛刻的热要求。

Power Integrations 的新型 InnoSwitch™3-AQ 采用表面贴装 InSOP 封装，是一款符合 AEC-Q100 标准的反激式开关，具有集成的 750V MOSFET 和次级感应。新的汽车认证器件系列适用于汽车 EV 应用，例如牵引逆变器、OBC（车载电池充电器）、EMS（电源管理 DC/DC 总线转换器）和 BMS（电池管理系统）。

电动汽车由一系列功能块组成，如图1所示，特别是图中橙色块是推动汽车并驱动电动机的推进逆变器。优化的栅极驱动器解决方案基于 SiC 和 IGBT。新的国际 ISO 26262 标准要求车辆设计成功能性和安全性。因此，功能安全要求电动汽车即使在故障情况下也能安全使用。

图 1：汽车电子模块

“紧急电源 （EPS） 提供电源以在出现辅助时安全转向和减速车辆。电池故障。Power Integrations 高级产品营销经理 Edward Ong 表示，它在高压电池轨上运行，即使主电压总线受损也能支持运行。

用于 EPS 的 InnoSwitch3-AQ 从 HV 总线获取电源。它为驱动电机控制和牵引控制器提供电源，并支持 30 至 400 V总线的超宽输入范围 （图 2）。

图 2：400 / 800 V 总线的应急电源

“图 2 中的应急电源旨在在 12 伏电池没电的情况下提供持续供电。因此，它必须在 30 到 500 VDC 的宽工作电压范围内工作。原因是 IEC 标准断言任何大于 60 伏直流电的东西都被认为是危险的。那么，结果是，为了让技术人员能够安全地访问系统，必须将总线电压放电到 60V 以下。它可以低至 40V 或 50V – 30V 增加了更多裕量。这种应急电源，也称为备用电源，是满足所有推进逆变器功能安全的必要条件，”Ong 说。

InnoSwitch3-AQ; 在 30 V 至 550 V DC 输入范围内高效运行。它使用 Power Integrations 发明的 FluxLink™ 高速通信技术作为初级侧和次级侧之间的磁耦合，这意味着不需要光耦合器。

FluxLink 技术即使在瞬态压力测试期间也能保持输出电压调节，这对于基于 PSR 的实施来说尤其具有挑战性。集成的 750 V MOSFET 满足严格的汽车降额要求，片上同步整流控制器可在 400 VDC 标称输入电压下提供超过 90% 的效率。FluxLink 为组合线路和负载调节提供 ±3% 的精度，无需专用绝缘变压器感测绕组和光耦合器。

“在汽车领域，由于耦合器的老化效应导致性能下降，因此不使用光耦合器。因此，所有汽车电源几乎都不使用光耦合器，而 Fluxlink 允许我们取消光耦合器，同时实现非常准确的输出调节和非常快的负载瞬态响应，”Ong 说。

图 3：InnoSwitch3-AQ 的功能图

Power Integrations 提供了一个参考设计来加速设计过程。DER-840Q：30 W 应急电源，具有 30 VDC 至 550 VDC 的宽输入范围和 12 VDC 输出，可选择使用 SR FET 或 Qspeed 汽车合格整流二极管。此选项可提高热性能和效率，以用于环境温度可达到 80 °C 以上的不同操作条件。DER-859Q 是与 StackFET™ 类似的设计——支持高达 925 VDC（图 4）

图 4：DER-859Q：INN3977CQ + 400 V StackFET为 925 VDC提供 78% V DS（MAX）降额

“不同的客户需要不同的应急电源输出电压。这就是为什么我们以一种您可以轻松配置的方式制作它”，Ong 说。

Power Integrations 为 EV 以及其他应用推出的新产品是 LinkSwitch™-TN2 汽车认证系列。与 InnoSwitch 系列不同，这些器件支持降压、降压-升压和反激式转换器拓扑结构，无需使用光耦合器即可确保可靠性，并且在待机状态下功耗极低。

“该设备能够在 60 VDC 至 550 VDC 的范围内运行，这非常适合 400 伏总线，在降压配置中，它可以提供高达 360 毫安的电流，这对于气候控制应用来说已经足够了，例如。它还具有 3 mm 的漏源间距，这有助于提高距离要求，”Ong 说。

图 5：LinkSwitch 的电路应用

每个器件都集成了一个 750 V 功率 MOSFET、振荡器、开/关控制、用于 IC 自供电的高压开关电流源、频率抖动、快速电流限制（逐周期）、迟滞热关断以及输出和过压保护电路单片集成电路。

审核编辑：郭婷