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电机控制器IGBT驱动电源的设计

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自拍福利视频纯电动视频写真 电控系统是整车的核心,高效稳定的IGBT逆变回路能够提升电控系统的性能。正常工作时IGBT处于高频、高压、大电流工况,一旦驱动电源设计不合理使IGBT工作异常,轻则系统无法正常工作,重则引起模块炸裂[1]。汤健强、周雅夫等人提出利用反激拓扑方案设计驱动电源,虽可实现多种方式的驱动电源电路,但高低压反馈网络处在同一电路中存在安全隐患,并且电源只在开关关断时才向副边传输能量导致电源瞬态特性差[2-3];在IGBT逆变回路中有6组隔离的驱动电源,若采用单原边多副边的变压器方案电气隔离和爬电距离难以满足要求[4-5];孔维功等人提出一种前后级的驱动电源设计思想,但没有给出具体的方案[6]。为了解决这些问题,设计一款基于推挽拓扑的IGBT驱动电源,包含由UCC2808芯片生成推挽PWM信号、推挽变压器设计、输出端倍压整流电路。

1 车用IGBT驱动电源特性分析

目前,纯电动视频写真 车载电瓶额定电压有12 V和24 V两种规格,并存在±20%的波动,整个电控系统弱电由车载电瓶提供,考虑到高低压电气隔离和IGBT模块封装尺寸等问题,通常电机控制器主控电路和驱动电路分布于两块PCB板上。本次驱动电源的设计框架如图1所示,主控板的电压变换电路通常采用DC/DC变换器(如SEPIC电路)或反激电路实现,主要取决于整个电控系统电源架构的设计和布局,本设计生成的18 V电压存在±10%的波动。SEPIC电路能够实现宽范围电压输入恒压输出,可以消除车载电瓶电压波动对系统的影响[6],反激电路则可实现多路输出,为不同的模块供电,低压端通过三个推挽变压器为高压端的IGBT提供驱动电源,变压器的原副边为开环控制,相比于反激方案实现了高低压的隔离。

从FS400R07A3E3手册查得IGBT的开通和关断电压范围为±20 V。通常对于工作在饱和状态的IGBT,IC一定的情况下,VCE随着UGE增大而减小,而在VCE一定时,IC随着UGE的增大而增大。开通和关断过程中的损耗主要由IC和VCE决定,故选择合适的开通电压可以减小IGBT的开通损耗;同时,过高的开通电压使栅极电容迅速充电容易引起振荡,过低则会使开通不彻底,增加导通损耗,因此开通电压一般选取15 V左右。另外,IGBT的米勒效应会使原本关断的IGBT误导通,负压关断可避免该情况,而逆变回路中的杂散电感在关断时引起的电压尖峰也必须控制在合理范围,有相关文献显示-8 V左右的关断电压是比较适合的[7-8]。


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