基于Si823x的车载充电机驱动隔离方案
相关元器件:
型号:Si823x 品牌:Silicon labs
0.5 and 4.0 Amp ISOdrivers (2.5 and 5 kVRMS)
The Si823x isolated driver family combines two independent, isolated drivers into a sin-gle package. The Si8230/1/3/4 are high-side/low-side drivers, while the Si8232/5/7/8 are dual drivers. Versions with peak output currents of 0.5 A (Si8230/1/2/7) and 4.0 A(Si8233/4/5/8) are available. All drivers operate with a maximum supply voltage of 24 V.The Si823x drivers utilize Silicon Labs' proprietary silicon isolation technology, which provides up to 5 kV RMS withstand voltage per UL1577 and fast 45 ns propagation times.Driver outputs can be grounded to the same or separate grounds or connected to a pos-itive or negative voltage. The TTL level compatible inputs with >400 mV hysteresis are available in individual control input (Si8230/2/3/5/7/8) or PWM input (Si8231/4) configu-rations. High integration, low propagation delay, small installed size, flexibility, and cost-effectiveness make the Si823x family ideal for a wide range of isolated MOSFET/IGBT gate drive applications.
Automotive Grade is available for certain part numbers. These products are built using automotive-specific flows at all steps in the manufacturing process to ensure the robust-ness and low defectivity required for automotive applications.
Industrial Applications
•Power delivery systems
• Motor control systems
• Isolated dc-dc power supplies
• Lighting control systems
• Plasma displays
• Solar and industrial inverters
Automotive Applications
•On-board chargers
• Battery management systems
• Charging stations
• Traction inverters
• Hybrid Electric Vehicles
• Battery Electric Vehicles
Safety Regulatory Approvals
• UL 1577 recognized
• Up to 5000 VRMS for 1 minute
• CSA component notice 5A approval
• IEC 60950-1, 62368-1, 60601-1 (re-inforced insulation)
• VDE certification conformity
• VDE 0884-10
• EN60950-1 (reinforced insulation)
• CQC certification approval
• GB4943.1
当前新能源汽车的市场增长率十分迅猛,预计至2020年,国务院规划的电动汽车与混合动力汽车的年生产能力将达到200万辆,累计销量达500万辆。车载充电机作为新能源汽车关键零部件之一,对于新能源汽车的普及起到了至关重要的作用。
车载充电机是指固定安装在电动汽车上的充电机,具有为电动汽车动力电池安全、自动充满电的能力。充电机依据电池管理系统(BMS)提供的数据,能动态调节充电电流或电压参数,执行相应的动作,完成充电过程。由于车内环境复杂,温度变化快,对车内器件要求非常苛刻,以及确保在高温工业环境应用下的可靠性,同时还应具有高共模电压噪声抑制能力。针对车载充电机的电驱方案,Silicon labs推出了带有多种保护功能的驱动隔离器Si823x系列产品。
Si823x最大提供了4A的驱动电流,集成了故障输出、退饱和检测、欠压锁定、米勒钳位、温度保护和软关断等功能。同时Si823x内部集成了DC-DC控制器,这样芯片外部只需要一颗小体积的变压器便可以产生驱动输出的隔离电源,避免了使用大体积变压器在汽车应用中由于振动引起的断裂和脱焊,导致输出失效。
图1:退饱和检测功能
为了防止IGBT在应用时,出现异常短路和过流故障,Si823x提供了IGBT的退饱和检测功能。当Si823x驱动输出为高电平时,内部电流源Ich打开,通过DSAT引脚向电容CBL充电,最终DSAT引脚电压接近IGBT Vce压降。同时DSAT引脚电压连接到内部比较器,对于Vce压降进行检测来说,比较器阈值设置为7V,一旦IGBT的导通压降Vce大于7V,内部比较器会产生一个错误信号,同时关断IGBT的驱动输出。由于充电延时的作用,紧随着IGBT的导通,DSAT故障监测电路会屏蔽一小段时间,以允许集电极电压降至 DSAT阈值以下,这个时间称为 DSAT消隐时间。这个充电时间可有如下公式来计算:
它由 DSAT内部充电电流I ch、DSAT电压阈值和外部电容CBL来控制。只有在消隐时间过后,DESAT故障监测电路的保护功能才有效。
图2:米勒钳位功能
在大多数电机驱动的应用中,由于上下桥臂的导通和关断,IBGT 集电极和栅极之间存在被称为寄生米勒电容的寄生电容CCG引起的跨导现象,这种现象在单电源供电的电路中特别明显。为了克服这种跨导现象,Si823x在设计时增加了米勒钳位功能,把IGBT的栅极连接到CLMP管脚。在输出关断时,如果IGBT的门极电压低于2V(相对于 VSSB)则门极电压处于被监控状态,同时箝位输出被激活,通过内部2V的比较电压,一旦栅极电压高于2V,内部NMOS被触发开通,把栅极电压释放,可以有效抑制跨导现象产生。具体应用框图应用如下:
图3: Si823x应用框图
责任编辑:Davia
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