在汽車電動化的浪潮中，高壓電源系統(tǒng)對于電動汽車的性能和安全性至關重要。Power Integrations公司推出的一系列產(chǎn)品、技術及解決方案，為汽車行業(yè)提供了高效、可靠的電源支持。

InnoSwitch3-AQ系列是專為汽車應用設計的關鍵產(chǎn)品，本文以INN3949CQ器件為代表。該器件額定耐用為1700V ，具備諸多優(yōu)勢。其集成了開關和FluxLink反饋技術，可實現(xiàn)恒壓/恒流準諧振反激式開關功能。通過FluxLink磁感耦合，能直接檢測輸出電壓，并向初級側提供快速、準確的反饋，維持輸出電壓穩(wěn)定。這種技術簡化了同步整流的實現(xiàn)，相較于二極管整流提高了整體效率，有助于節(jié)省空間并省去散熱片 。

關于InnoSwitch3-AQ系列的核心技術

InnoSwitch3-AQ采用反激式變換器，可從高壓輸入提供兩個隔離的低壓輸出。以設計范例中的電源為例，能實現(xiàn)30 V DC – 1000V DC輸入，輸出18V/555mA和9V/333mA的穩(wěn)定電壓，滿足汽車不同部件的供電需求，如牽引逆變器門極驅動或應急電源等。

完善的故障保護功能可以提升器件的穩(wěn)定性和使用壽命，其中包括輸出電流限制和短路保護。當輸出電流超過閾值，INN3949CQ IC1將進入自動重啟動（打嗝）狀態(tài)，直到負載電流降至目標閾值以下，有效保護電路和設備安全。

據(jù)介紹，遵循IEC 60664第1和第4部分規(guī)定，為高壓直流（HVDC）輸入以及18V和9V輸出提供加強絕緣，在18V和9V輸出之間提供基本絕緣。使用1000V加強絕緣變壓器，滿足爬電距離和電氣間隙要求，確保在高壓環(huán)境下的安全性和可靠性。

實際解決方案：13W雙路輸出電源設計

設計規(guī)格

該電源設計適用于800V電池供電的電動汽車，支持超寬輸入范圍30VDC至1000VDC。18V穩(wěn)壓輸出可在60VDC至1000VDC的輸入電壓范圍內(nèi)連續(xù)提供10W輸出功率，用于為SiC MOSFET提供柵極功率；在30VDC輸入時，功率雖降低至4W，但足以支持逆變器啟動。9V輸出可在30VDC到1000VDC的輸入電壓范圍內(nèi)提供3W輸出功率，在12V系統(tǒng)發(fā)生故障時提供備用電源 。

電路分析

輸入濾波器：在汽車逆變器惡劣環(huán)境下，輸入共模扼流圈L1和旁路電容C1至C6能有效過濾不必要的噪聲。共模電感L1的選擇需考慮應用要求和直流電阻（DCR），旁路電容選擇時要確保不超過其電壓額定值的65%，并滿足爬電距離和電氣間隙要求。

高壓電路：反激式變壓器T1初級繞組連接高壓直流母線和INN3949CQ內(nèi)集成的功率MOSFET漏極端子。初級鉗位電路由多個二極管、電阻和電容組成，可鉗位IC1的峰值漏源極電壓，保護電路元件。IC具有自啟動功能，正常工作時由變壓器輔助繞組供電 。

低壓電路：INN3949CQ的次級側為次級MOSFET提供多種功能實現(xiàn)同步整流。通過電阻和電容組成的網(wǎng)絡實現(xiàn)輸出電壓的檢測、調(diào)整和紋波抑制，還可通過監(jiān)測電阻兩端電壓降完成輸出電流測量，實現(xiàn)過流保護。

性能結果

從效率上來看，在450VDC至1000VDC輸入時，效率≥80%。不同輸入電壓和負載條件下，效率會有所變化，如在30VDC輸入時，隨著負載變化效率在一定范圍內(nèi)波動。

實際應用中，負載調(diào)整率描述負載條件對輸出電壓的影響，輸入電壓調(diào)整率描述輸入電壓變化對輸出電壓的影響。該電源在不同輸入電壓、不同負載條件下，輸出電壓均能保持在一定的調(diào)整范圍內(nèi)。

工作環(huán)境溫度變化也是性能挑戰(zhàn)之一，在105°C和25°C環(huán)境溫度下，PI對關鍵元件的溫升進行了測試。結果顯示，各元件在不同輸入電壓下的溫度均在可接受范圍內(nèi)，但在實際設計中，對于某些溫度較高的元件，如INN3949CQ，建議增加散熱面積或使用散熱片、導熱墊 。

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使用InnoSwitchTM3-AQ INN3949CQ設計的適用于汽車 800V系統(tǒng)的13W雙路輸出電源