电动汽车逆变器IGBT驱动电源创新设计与测试

本文主要探讨了电动汽车逆变器中IGBT驱动电源的设计研究，强调了驱动电路对于IGBT性能的重要性，以及在空间紧凑、高温环境下设计电源所面临的挑战。作者提出了一种新的驱动电源设计方案，该方案采用了SEPIC前级电路和半桥后级电路，实现了电源的闭环控制和隔离，解决了传统反激电路的不足，同时满足了高可靠性、瞬态响应和灵活性的需求。 电动汽车逆变器是电动汽车的核心部件，它通过控制主电机来驱动车辆运行。IGBT（绝缘栅双极晶体管）功率模块是逆变器的关键组件，其驱动电路直接影响着IGBT的性能表现。与工业变频器或可再生能源逆变器相比，电动汽车逆变器的驱动电路设计需要满足更严格的技术标准，尤其是在电源电路方面，必须适应狭小空间和高温工作环境。 传统的驱动电源设计常采用反激电路和单原边多副边变压器，但这种设计在开关关断期间的能量输出特性不佳，对电流输出和瞬态控制特性有一定限制。在100kW级别的IGBT模块中，使用单一变压器供应多个隔离电源会带来爬电距离、电气间隙保障及供电距离过长等问题。 为了解决这些挑战，本文提出了一种创新设计，采用非专用芯片构建前级SEPIC（单端初级电感转换器）电路以实现闭环控制，结合半桥后级电路实现隔离，从而有效地解决了电源过于集中和供电距离过长的问题。这种设计已经在国际领先的新能源汽车逆变器中得到应用，显示出了良好的灵活性、高可靠性和瞬态响应性能。 电动汽车逆变器驱动电源通常需要六个互相隔离的+15V/-5V电源，对功率、隔离性能、峰值电流能力以及工作温度等参数有严格的规定。以英飞凌的FS800R07A2E3_B31汽车级IGBT模块为例，可以据此计算出驱动电源的具体指标。驱动功率的计算、电气隔离的需求以及工作温度范围的设定都是设计过程中必须考虑的关键因素。 本文提出的IGBT驱动电源设计方法充分考虑了电动汽车逆变器的特殊需求，通过优化电路结构，提高了驱动电源的性能和可靠性，为电动汽车逆变器的高效稳定运行提供了有力保障。