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文件标识 |
OBC 浪涌抑制线路分析 | ||
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当前版本 |
V1.1 |
日期 |
2020-12-01 |
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作者 |
Allon Qiao |
联系方式 |
atu.cn@wpi-group.com |
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审核者 |
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联系方式 |
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更新记录
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版本 |
修改人 |
修改日期 |
修改说明 |
备注 |
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V1.0 |
Allon Qiao |
2020.12.01 |
1、创建文档 2、完成文档内容 |
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目录
1. 概述
电动和油电混合动力汽车在通用平台基础上设计，OBC 作为充电设备，变成不或缺的器件，在OBC满足电网需求和各种安规要求的条件下，就需要对输入线路做出相应的设计，其中 OBC 浪涌抑制线路作为关键的线路，需要专门设计，用于满足对电网浪涌抑制的需求，防止EMI的问题。并且可以解决线路中过大浪涌电流对线路中关键器件损坏的，提升整个线路的可靠性。
2. 原理
2.1 OBC 浪涌抑制线路图
以下为 OBC 线路的部分原理图，从线路结构中可以看到，输入AC通过共模及X电容后，通过整流桥整流后进入到大的电解电容中，在这个过程中有个电阻R ，R 和继电器 K 并联，该继电器由一个小的 MOS Q 控制。MOS 栅极通过主控 MCU 进行控制，该线路实现了输入浪涌抑制。
图 1 OBC 浪涌抑制线路主结构图。
2.2 实现原理
输入电网是正弦波，按照 AC220V 电网计算，峰值电压应该是 220V * 1.414=311V。在输入开关闭合的一瞬间，如果此时正好处在波峰的正顶点，此时将会 311V 电压直接通过输入向负载电容充电。
我们知道电容两端的电压不能突变，由于电容容量大，此时整个输入系统的对外阻抗较低，此时将会以很大的电流向电解电容充电。此时流经输入到电容的每个器件将承受瞬间数百安培的电流，轻者产生较大对外干扰(EMI) ,重则会导致线路中器件失效，特别是电容前段整流桥会被如此大的浪涌电流导致失效。
为了抑制该浪涌电流，在线路中引入一个电阻 R，此时最大的浪涌电流值等于峰值电压 311V / R ,假设 R 取值 30Ω，此时线路中最大浪涌电流为 10.4A，符合设计预期。
由于引起电阻 R 在 BUCK 电容充电完成后，线路进入正常工作时候，该电阻会带来很大的损耗值，此时不需要该电阻存在，这个时候就需要用继电器将该电阻短路，而控制该继电器的信号应该由主控 MCU 给出，通过主控判断 BUCK 电压完全建立，线路进入正常工作状态前，将继电器闭合短路掉 R 来实现浪涌抑制，但是在实际线路测试中，比如输入电压跌落，输出保护，快速开关机，这些测试时候应该不允许继电器反复动作，出现误动作情况，此时会在 MCU 内部加入判断条件来实现。
3. 浪涌抑制线路测试
3.1 测试波形
下图中浪涌较大，峰值达到了 67.6A ,可以通过改大串入电阻阻抗来调小浪涌电流最大值。
图 2 输入浪涌测试波形
以上测试浪涌只，只读取了最大值和有效值，单次脉冲能量可以使用功能较强的示波器，对图中面积进行积分求得。该值用于评估整流桥在特殊环境条件下失效风险。
3.2测试设备设置
图 3 测试 AC SOURCE 参数设置
测试时，需要设置 AC SOURCE 输出参数 ON 的起始相位为 90°，此时起始点为正弦波的最大值点，探头接输出 L 线，电流方向从 L 线流出方向。
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