让电动汽车牵引逆变器设计更灵活，成本更优的反激控制器

在全球气候变暖和和双碳的背景下，以电能驱动车辆的交通方式在未来出行将占据主要地位。牵引逆变器（Traction Inverter）作为新能源汽车中重要的信号和能量传递部件，将动力电池输出的直流电逆变为三相交流电驱动电机，同时接收来自整车控制器和控制机构（制动踏板、油门踏板、换挡机构）的信息对电机的工作加以控制。德州仪器可在此应用中提供符合AEC-Q100 标准的反激控制器电源方案。

图1 三合一电驱动

图1为市面常见三合一电驱动，通常牵引逆变器和电机，减速器会集成化。普遍一台电动汽车会配置一台电机和牵引逆变器（图2），部分高端车型会配置前后四驱，两台或超过两台电机和牵引逆变器。

LM5155x-Q1和LM5156x-Q1是德州仪器的全新一代反激控制器:

●    符合面向汽车应用的 AEC-Q100 标准，且提供功能安全。

●    两个物料Pin2Pin兼容且分别支持不同的5V 至 45V和3.5V 至 60V宽输入工作范围。

●    低功耗、高效率，可满足100mV ±7% 低限流阈值，

●    提供强大的5A 峰值标准 MOSFET 驱动器，支持外部 VCC 电源。

●    整体方案尺寸小，设计简单，BOM成本低。

●    LM5156x-Q1额外支持可选双随机展频， 可降低EMI的影响。

如图3牵引逆变器示意图所示：

1. 在12V 主电源上，采用隔离式反激设计，将蓄电池的12v电压转化为+15v或-9v供电给Gate Driver。TI提供基于LM5155/6的该隔离式反激参考设计，见图4开发板，为四个独立电源轨供电，每个电源轨可提供 14V 的电压和 300mA 的电流。同时具有以下特性：

●    通道之间的电压隔离较高、电容较低

●    初级侧调整，无光耦合器

●    适用于高侧和低侧 IGBT 驱动器

●    禁用时静态电流为零

●    开关频率 (500KHz) 较高，允许使用小型变压器和滤波器组件

图 4 汽车四轨 17W 隔离反激式参考设计开发板

2. 同时根据ISO 26262规定，如果主电池故障时，需要提供备份电源来保证牵引逆变器工作不受影响。例如采用从高压400V电池输出12V备份供电。TI提供基于 LM5155/6的高压反激方案。 该参考设计提供 15V/22W 隔离输出，可见图5开发板，电源可由 200V-480V 直流输入供电。同时具有以下特性：

●    无需光耦合器即可实现初级侧调节

●    外形紧凑，具有隔离式反激功能

●    双随机展频，可降低 EMI (LM5156)

图 5 200V - 480V 直流输入，22W 反激式隔离型电源参考设计开发板   

来源：TI

作者：Oliver Ling/Peihai Liu