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如何優(yōu)化48V輕混電動(dòng)車(MHEV)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)
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原標(biāo)題：如何優(yōu)化48V輕混電動(dòng)車(MHEV)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)
優(yōu)化48V輕混電動(dòng)車（MHEV）的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)是一個(gè)綜合性的任務(wù)，涉及多個(gè)方面的考量。以下是一些關(guān)鍵步驟和策略，旨在提高電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的性能、安全性和可靠性，同時(shí)減小其尺寸和成本。
一、確定功率需求
評估電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的電功率需求：
對于汽車動(dòng)力總成應(yīng)用，典型的48V電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)需要10kW至30kW的電功率。
選擇合適的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器架構(gòu)以滿足這些功率需求。
選擇適當(dāng)?shù)耐獠縈OSFET：
外部MOSFET必須支持600A以上的電流才能實(shí)現(xiàn)30kW的功率目標(biāo)。
有效減小MOSFET的RDS(on)可減小熱耗散和導(dǎo)通損耗。
二、優(yōu)化電磁兼容性（EMC）
優(yōu)化柵極驅(qū)動(dòng)器：
使用高柵極電流柵極驅(qū)動(dòng)器（如DRV3255-Q1），其峰值源電流高達(dá)3.5A，峰值吸電流高達(dá)4.5A。
通過微調(diào)柵極驅(qū)動(dòng)器的輸出電流水平，優(yōu)化上升和下降時(shí)間，以在開關(guān)損耗和電磁兼容性之間取得平衡。
考慮瞬態(tài)電壓變化：
電池的標(biāo)稱電壓為48V，但電源電壓可能因運(yùn)行期間的瞬態(tài)情況而發(fā)生很大變化。
電機(jī)驅(qū)動(dòng)器引腳需要能夠承受負(fù)瞬態(tài)電壓，確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。
三、提高功能安全性
實(shí)施故障保護(hù)機(jī)制：
電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)存在產(chǎn)生不必要功耗的風(fēng)險(xiǎn)，可能導(dǎo)致過壓情況，從而損壞系統(tǒng)。
正常的系統(tǒng)響應(yīng)是使所有高側(cè)或低側(cè)MOSFET導(dǎo)通，使電機(jī)電流再循環(huán)，避免產(chǎn)生更多電流。
在出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)必須具有適當(dāng)?shù)厍袚Q功能性MOSFET的機(jī)制，以避免進(jìn)一步損壞。
選擇符合功能安全標(biāo)準(zhǔn)的組件：
選擇符合ISO 26262規(guī)定的功能安全標(biāo)準(zhǔn)的組件（如DRV3255-Q1），并包含診斷和保護(hù)功能，以支持ASIL D級的功能安全電機(jī)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)。
四、減小電路板尺寸
高度集成化設(shè)計(jì)：
通過集成外部邏輯和比較器、可調(diào)節(jié)高電流柵極驅(qū)動(dòng)器以及對大電壓瞬態(tài)的支持（無需額外的外部器件），可以顯著減小總體電路板尺寸。
優(yōu)化布板空間：
盡量避免使用過多的外部器件，如鉗位二極管、外部驅(qū)動(dòng)電路等，以減少布板空間并降低系統(tǒng)成本。
五、考慮溫度和壓力要求
由于汽車場景普遍在條件中相對較為惡劣，特別對溫度和壓力擁有更高的要求。因此，在電機(jī)驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)中，需要選擇能夠承受高溫和高壓力的組件和材料。
六、實(shí)際案例與應(yīng)用
以TI的DRV3255-Q1為例，它集成了外部邏輯和比較器、可調(diào)節(jié)高電流柵極驅(qū)動(dòng)器以及對大電壓瞬態(tài)的支持，可將PCB空間減少多達(dá)30%。
DRV3255-Q1不僅擁有超高的集成性，能夠減少12-24個(gè)無源器件，還擁有高達(dá)30kW的超高功率和能夠免受95V惡劣開關(guān)瞬態(tài)電壓影響的安全機(jī)制。
綜上所述，優(yōu)化48V輕混電動(dòng)車的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)需要從功率需求、電磁兼容性、功能安全性、電路板尺寸以及溫度和壓力要求等多個(gè)方面進(jìn)行綜合考慮。通過選擇合適的組件、優(yōu)化設(shè)計(jì)和實(shí)施有效的保護(hù)措施，可以顯著提高電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的性能和可靠性，同時(shí)降低其成本和尺寸。
責(zé)任編輯：David
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