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12V和48V

隨著汽車電氣化程度越來(lái)越高，以及更高的效率要求，12V系統(tǒng)將逐漸為更高電池電壓所替代。針對(duì)12V和48V系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的通用平臺(tái)能夠簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，并使12V向48V系統(tǒng)過(guò)渡更加容易。

啟動(dòng)發(fā)電機(jī)實(shí)現(xiàn)

在電動(dòng)汽車架構(gòu)中，啟動(dòng)發(fā)電機(jī)（Starter generator）系統(tǒng)扮演著多種角色。它們既負(fù)責(zé)啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，向發(fā)動(dòng)機(jī)提供電氣升壓，也可在減速或慣性行駛期間產(chǎn)生充電電壓，從而減少機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)磨損，同時(shí)提高系統(tǒng)整體效率。

啟動(dòng)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)由多個(gè)電氣和機(jī)械組件組成。逆變器可提供電氣升壓和DC-DC轉(zhuǎn)換器，并以能量收集模式將馬達(dá)中的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。該系統(tǒng)還負(fù)責(zé)提供怠速停車時(shí)系統(tǒng)曲柄位置以及冷啟動(dòng)所需的高啟動(dòng)扭矩。

在機(jī)械層面，啟動(dòng)發(fā)電機(jī)包括：連接到三相逆變器的定子，以及使直流電流經(jīng)過(guò)滑環(huán)和電刷流經(jīng)轉(zhuǎn)子繞組并產(chǎn)生磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)子。使用永磁電機(jī)的較新設(shè)計(jì)可以不再需要?jiǎng)?lì)磁線圈，但是由于在故障情況下無(wú)法關(guān)閉磁化強(qiáng)度，這種方法也存在其他層面的安全挑戰(zhàn)。圖1所示為一個(gè)典型的五相電機(jī)電路實(shí)現(xiàn)。

圖1：一個(gè)典型的五相啟動(dòng)發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)示例。

12V和48V系統(tǒng)通用型驅(qū)動(dòng)器

12V和48V電源軌都使用皮帶式驅(qū)動(dòng)啟動(dòng)發(fā)電機(jī)（BSG）系統(tǒng)， 12V BSG系統(tǒng)無(wú)法達(dá)到類似于48V啟動(dòng)發(fā)電機(jī)的功率水平。通常，12V系統(tǒng)限制為功率不超過(guò)10kW，而48V系統(tǒng)可以產(chǎn)生高達(dá)25kW甚至更高功率。隨著功率增大，對(duì)柵極驅(qū)動(dòng)器的要求也隨之增加。使用通用型架構(gòu)具有很大優(yōu)勢(shì)，可以避免使用任何其他組件或進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。使用通用架構(gòu)還可縮短設(shè)計(jì)時(shí)間，減低物料清單（BOM）成本，并為12V和48V系統(tǒng)中的BSG系統(tǒng)提供單一平臺(tái)。

例如，Allegro MicroSystems的半橋柵極驅(qū)動(dòng)器AMT49502可以在5.5～80V電壓范圍內(nèi)工作，因而是在12V或48V電壓下運(yùn)行BSG應(yīng)用的多功能平臺(tái)，該器件的電荷泵穩(wěn)壓器能夠?yàn)閮蓚€(gè)N溝道MOSFET提供柵極驅(qū)動(dòng)。圖2給出了半橋設(shè)計(jì)的功能框圖，系統(tǒng)只需一個(gè)電源供電，所有內(nèi)部邏輯都由電荷泵穩(wěn)壓器驅(qū)動(dòng)的片上邏輯電源穩(wěn)壓器創(chuàng)建。該穩(wěn)壓器負(fù)責(zé)為浮置自舉電容器提供11V穩(wěn)壓，以確保即便電池電壓為5.5V時(shí)，高側(cè)MOSFET柵極電壓也為11V。電荷泵穩(wěn)壓器還提供內(nèi)部邏輯，從而降低了芯片整體功耗。對(duì)于在無(wú)需降壓穩(wěn)壓器的48V系統(tǒng)運(yùn)行，最大限度地降低功耗是系統(tǒng)的關(guān)鍵。此外，一個(gè)小型集成式電荷泵負(fù)責(zé)以100％占空比保持高側(cè)開(kāi)關(guān)。

圖2：AMT49502柵極驅(qū)動(dòng)器功能框圖。

采用支持12V和48V系統(tǒng)的Allegro半橋柵極驅(qū)動(dòng)器AMT49502等進(jìn)行啟動(dòng)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，還能夠受益于行業(yè)領(lǐng)先的安全診斷，獨(dú)立電橋控制和電流感測(cè)所提供的冗余，以及強(qiáng)大的瞬態(tài)性能。

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原文標(biāo)題：可簡(jiǎn)化電動(dòng)汽車啟動(dòng)發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)的12V和48V通用型驅(qū)動(dòng)器平臺(tái)

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