可简化电动汽车启动发电机设计的12V和48V通用型驱动器平台-电子发烧友网

12V和48V

随着汽车电气化程度越来越高，以及更高的效率要求，12V系统将逐渐为更高电池电压所替代。针对12V和48V系统而设计的通用平台能够简化设计，并使12V向48V系统过渡更加容易。

启动发电机实现

在电动汽车架构中，启动发电机（Starter generator）系统扮演着多种角色。它们既负责启动发动机，向发动机提供电气升压，也可在减速或惯性行驶期间产生充电电压，从而减少机械制动系统磨损，同时提高系统整体效率。

启动发电机系统由多个电气和机械组件组成。逆变器可提供电气升压和DC-DC转换器，并以能量收集模式将马达中的机械能转换为电能。该系统还负责提供怠速停车时系统曲柄位置以及冷启动所需的高启动扭矩。

在机械层面，启动发电机包括：连接到三相逆变器的定子，以及使直流电流经过滑环和电刷流经转子绕组并产生磁场的转子。使用永磁电机的较新设计可以不再需要励磁线圈，但是由于在故障情况下无法关闭磁化强度，这种方法也存在其他层面的安全挑战。图1所示为一个典型的五相电机电路实现。

图1：一个典型的五相启动发电机驱动示例。

12V和48V系统通用型驱动器

12V和48V电源轨都使用皮带式驱动启动发电机（BSG）系统， 12V BSG系统无法达到类似于48V启动发电机的功率水平。通常，12V系统限制为功率不超过10kW，而48V系统可以产生高达25kW甚至更高功率。随着功率增大，对栅极驱动器的要求也随之增加。使用通用型架构具有很大优势，可以避免使用任何其他组件或进行重新设计。使用通用架构还可缩短设计时间，减低物料清单（BOM）成本，并为12V和48V系统中的BSG系统提供单一平台。

例如，Allegro MicroSystems的半桥栅极驱动器AMT49502可以在5.5～80V电压范围内工作，因而是在12V或48V电压下运行BSG应用的多功能平台，该器件的电荷泵稳压器能够为两个N沟道MOSFET提供栅极驱动。图2给出了半桥设计的功能框图，系统只需一个电源供电，所有内部逻辑都由电荷泵稳压器驱动的片上逻辑电源稳压器创建。该稳压器负责为浮置自举电容器提供11V稳压，以确保即便电池电压为5.5V时，高侧MOSFET栅极电压也为11V。电荷泵稳压器还提供内部逻辑，从而降低了芯片整体功耗。对于在无需降压稳压器的48V系统运行，最大限度地降低功耗是系统的关键。此外，一个小型集成式电荷泵负责以100％占空比保持高侧开关。