TI：實現48V MHEV馬達驅動器設計最佳化
製造商在打造輕度混合動力汽車(MHEV)時，主要以減少溫室氣體(GHG)排放為終極目標。MHEV採用與汽車傳動系統相連接的48V馬達驅動系統。為減少GHG排放，車輛滑行時MHEV中的內部燃燒引擎(ICE)將會關閉，48V馬達系統則會將48V電瓶充電，以提供車輛電力。在本文中，將討論如何使用提供高功率馬達驅動的48V馬達驅動器設計，來實現功能安全與精巧尺寸。
傳統48V馬達驅動系統需要10kW至30kW電力供汽車動力系統應用。由於此功率位準的傳統12-V電池系統缺乏效率，因此必須採用48V架構來支援高功率馬達驅動。
48V馬達驅動器會控制外部金屬氧化半導體場效應電晶體(MOSFET)以轉動馬達。這些外部MOSFET必須支援600A以上電流，以實現30kW的目標。將MOSFET的RDS(on)降到最低，將能減少散熱與傳導損耗，在某些情況下，在每個通道並聯多個MOSFET可幫助熱分布，如應用說明「使用DRV3255-Q1驅動並聯MOSFET」中所述。MOSFET的總閘極電荷可高達1,000nC。
設計人員也需將切換損耗所造成的功耗最佳化，才能得到符合汽車電磁相容性(EMC)規格的總解決方案。DRV3255-Q1等高閘極電流閘極驅動器可以最高3.5A峰值電流源和4.5A電流汲取驅動高閘極電荷MOSFET。這麼高的輸出電流可縮短上升和下降時間，即使當閘極電荷為1,000-nC亦同。可選式閘極驅動輸出電流等級讓使用者可進行上升和下降時間微調，在切換損耗與EMC性能間取得最佳平衡。
即使額定電池電壓為48V，供應電壓仍可因運作時的暫態條件而有顯著差異。此外，馬達驅動器針腳必須在MOSFET寄生本體二極體的反向復原時間下承受負暫態電壓。
由於高壓側靴帶式電路針腳可承受105V，因此DRV3255-Q1可在90V下支援真正持續運作，暫態支援可達95V。靴帶式電路高壓側MOSFET源極與低壓側MOSFET源極的額定值為–15-V暫態，可提供高功率馬達驅動器系統所需的強大防護。
48V馬達驅動系統存在產生不必要功率的風險，可能會導致損壞系統的過電壓情況。一般系統反應是關閉所有高壓側或低壓側MOSFET，將馬達電流再循環並防止繼續產生功率。若發生故障情況，系統必須具有適當機制適當切換功能正常的MOSFET，以避免造成進一步損壞。執行此類防護通常必須透過外部邏輯元件和比較器。
DRV3255-Q1中整合主動短路邏輯元件，讓你能夠決定偵測到故障情況時如何進行反應。在反應故障情況時毋需停用所有MOSFET，可視故障情況配置此邏輯元件，以啟用所有高壓側MOSFET、啟用所有低壓側MOSFET，或是動態切換高低壓側MOSFET。此外，DRV3255-Q1依照ISO...
2021 年 03 月 24 日
