德州儀器 (TI) 推出了 0 級(jí)無(wú)刷直流 ( BLDC) 電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，用于 48 V 大功率電機(jī)控制系統(tǒng)，例如輕度混合動(dòng)力汽車 (MHEV) 中的牽引逆變器和啟動(dòng)發(fā)電機(jī)。TI 提供的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器可實(shí)現(xiàn)支持 ASIL-D 系統(tǒng)級(jí)認(rèn)證的功能安全。在 TI 的媒體簡(jiǎn)報(bào)中，發(fā)言人 Kannan Soundarapandian，電機(jī)驅(qū)動(dòng)事業(yè)部總經(jīng)理，強(qiáng)調(diào)了這種DRV3255-Q1解決方案如何通過(guò)提供高柵極驅(qū)動(dòng)電流和集成安全功能，幫助將電路板尺寸減小多達(dá) 30%。

汽車電氣化正在許多國(guó)家成為主流。至關(guān)重要的是，全球倡議是到 2030 年實(shí)現(xiàn)與 1990 年相比減少約 40% 的溫室氣體排放，以實(shí)現(xiàn)能效目標(biāo)。“調(diào)整現(xiàn)有車輛制造以實(shí)現(xiàn)排放目標(biāo)的一種方法是將燃?xì)饣騼?nèi)燃機(jī)與 48 伏電力系統(tǒng)配對(duì)，”Soundarapandian 說(shuō)。

由于這是動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)和牽引系統(tǒng)的一部分，因此變得必要的另一件事是安全性。“功能安全在這個(gè)領(lǐng)域幾乎是既定的。因此，我們推向市場(chǎng)的任何類型的硅產(chǎn)品都必須能夠在系統(tǒng)級(jí)支持 ASIL-D 認(rèn)證，”Soundarapandian 說(shuō)。

除了安全之外，另一個(gè)需要考慮的因素是耐受性。如果您考慮在振動(dòng)和高溫下的傳動(dòng)系統(tǒng)，它必須能夠承受這些極端條件，并且在所有外部環(huán)境下都不會(huì)出現(xiàn)任何故障。??

48V 電機(jī)驅(qū)動(dòng)器架構(gòu)

減少溫室氣體 (GHG) 排放的全球倡議引發(fā)了汽車行業(yè)的發(fā)展，以增加新車的動(dòng)力總成電氣化。輕度混合動(dòng)力電動(dòng)汽車 (MHEV) 采用 48V 動(dòng)力系統(tǒng)來(lái)幫助減少內(nèi)燃機(jī) (ICE) 溫室氣體排放。

在輕度混合動(dòng)力系統(tǒng)中，與熱力發(fā)動(dòng)機(jī)相連的是可逆交流發(fā)電機(jī)/起動(dòng)機(jī) (BES)，可提供額外動(dòng)力以降低油耗和排放。配備輕度混合動(dòng)力技術(shù)的汽車越來(lái)越受歡迎，因?yàn)樗梢越档陀秃暮团欧?，尤其是延長(zhǎng)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命。

在最先進(jìn)的型號(hào)中，系統(tǒng)的工作電壓為 48 伏，以提供高達(dá) 30 千瓦的功率并最大限度地減少電纜中的散熱；此外，電動(dòng)發(fā)電機(jī)可以水冷。大多數(shù)其他車載系統(tǒng)保持在 12 伏。

48V MHEV技術(shù)非常方便高效：當(dāng)駕駛員以55至160公里/小時(shí)的速度將腳從油門上移開(kāi)時(shí)，汽車可以在發(fā)動(dòng)機(jī)完全關(guān)閉的情況下繼續(xù)慣性行駛長(zhǎng)達(dá)40秒，進(jìn)入所謂的暴漲模式。然而，在較低的速度下，啟動(dòng)/停止階段最早在 22 公里/小時(shí)時(shí)開(kāi)始。牽引力管理系統(tǒng)使用來(lái)自導(dǎo)航系統(tǒng)和車載傳感器的信息來(lái)決定何時(shí)關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)或回收能量最方便。

導(dǎo)致 48V 電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)成功的因素是大功率電機(jī)、安全性和小尺寸。優(yōu)化大功率電機(jī)的驅(qū)動(dòng)對(duì)于幫助實(shí)現(xiàn)溫室氣體減排非常重要。

安全性很重要，因?yàn)?48 V 電機(jī)可提供 10 kW 至 30 kW 的功率，并且如果用作啟動(dòng)發(fā)電機(jī)，則可為電機(jī)提供啟動(dòng)輔助。小尺寸便于實(shí)施，因?yàn)檫@些設(shè)備位于發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)靠近 ICE 的有限空間內(nèi)。

48 V 大功率電機(jī)驅(qū)動(dòng)器有多種電源架構(gòu)。Soundarapandian 重點(diǎn)介紹了圖 1 和圖 2 所示的通用架構(gòu)。48 V 電池和 DC/DC 降壓穩(wěn)壓器為電機(jī)驅(qū)動(dòng)器供電。12 V 電池支持基本的電機(jī)控制功能。?

一個(gè) 48 V 大功率電機(jī)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)外部 MOSFET 以轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)。為了支持 10 kW 至 30 kW 的功率，這些外部 MOSFET 必須支持 200 A 至 600 A 以上的電流。降低開(kāi)關(guān)損耗以確保滿足電磁兼容性 (EMC) 規(guī)范至關(guān)重要。

圖1： 。大功率 48V 電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的通用電源架構(gòu)

DRV3255-Q1

48 V 電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的一個(gè)重要問(wèn)題是電機(jī)會(huì)產(chǎn)生不需要的功率，從而導(dǎo)致過(guò)壓情況。“圖 2 顯示了用于電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的典型 48 V 大功率電機(jī)驅(qū)動(dòng)框圖。通過(guò)移除圖 3 中所示的虛線塊，可以使用 DRV3255-Q1 實(shí)際實(shí)施 48 V 大功率電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，”

圖 2：電機(jī)驅(qū)動(dòng)器框圖

圖 3：簡(jiǎn)化的 DRV3255-Q1 電機(jī)驅(qū)動(dòng)器框圖

TI 符合功能安全標(biāo)準(zhǔn)的 DRV3255-Q1 使制造商能夠設(shè)計(jì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)，以幫助實(shí)現(xiàn)高達(dá) ASIL D 的 MHEV 系統(tǒng)，提供高達(dá) 30 kW 的功率并提高 48 V 電機(jī)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)在重型環(huán)境中的響應(yīng)時(shí)間- 值班車輛。

DRV3255-Q1 是業(yè)界首款 48V 三相 BLDC 電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，在高端和低端集成有源短路邏輯，無(wú)需外部晶體管和控制邏輯。通過(guò)結(jié)合有源短路邏輯和動(dòng)態(tài)故障響應(yīng)，新型電機(jī)驅(qū)動(dòng)器可提供高達(dá) 30 kW 的電機(jī)功率，同時(shí)減少 48 V 電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的電路板空間和材料成本。

主動(dòng)短路邏輯功能有助于防止由于過(guò)壓導(dǎo)致的災(zāi)難性系統(tǒng)故障。動(dòng)態(tài)故障響應(yīng)在過(guò)壓條件下自動(dòng)將電機(jī)驅(qū)動(dòng)器切換到主動(dòng)短路模式，保護(hù)車輛電機(jī)和電氣元件免受過(guò)壓應(yīng)力并優(yōu)化系統(tǒng)性能。



審核編輯：劉清