GD3162 DC Link Discharge 应用于电动车牵引逆变器系统

1.  概述:
1.1 目的:
       
DC Link 放电电路主要是为了确保电动汽车(EV)或混和动力汽车(HEV)的动力系统安全操作的关键功能,其目的是确保动力系统在高电压的应用中,高压DC Link在需要时可以安全的释放电容器中的电能。其主要作用包括:
    1.1.1  安全操作
                  在紧急情况下,例如车辆事故或紧急煞车时,需要快速切断电力供应,以降低潜在的危险。DC Link放电允许安全的释放电容器中的电能,确保系统不会继续供电,从而保护车辆乘员和其他道路用户的安全。
       1.1.2  维护操作
                   在维护或维修牵引逆变器系统时,工程师可能需要触碰到系统内部。为了防止触电或其他安全问题,必须确保电容器中不再存储高电能。DC Link放电可安全的降低电容器的电压,使维护工作人员能够安全的进行操作。

2.  GD3162 DC Link Discharge 原理介绍:

传统的DC Link放电电路通常由几个大功率电阻器组成,能够吸收和消耗储存的能量,一个高压MOSFET用于启动放电功能,与它相关的高压驱动电路,以及用于控制的光电隔离器。这些额外的组件会增加整体物料清单(BOM)成本,也会增加设计电路的面积。
GD3162所包含的功能使得使用者能够利用现有的硬件(电源模组),而不需要额外的元件。此外,GD3162还提供更多灵活性,例如允许动态调整放电速率。利用电源模组进行DC Link放电的关键想法是提供一个降低门极电压和低占空比的控制信号,以将MOSFETs推入其线性区域。在这样的过程中,一个器件作为完全开启的受保护开关,而另一个器件作为消耗元件,用于消耗DC Link电容器中储存的能量。注意:角色可以互换,低侧或高侧器件都可以用作消耗元件。此原则可同时应用于三个相位。这样做的好处是提供冗馀性并将放电时间和电源模组压力除以3。

此实现方式以脉冲方式降低门极电压,其阈值模式已由先前确定或透过SPI设定。脉冲以低占空比(1%至4%)进行,在脉冲ON的部分期间,放电电流保持大约恒定,并且在几百毫安的范围内被被动限制。对于典型的400V或800V DC Link 系统,放电时间在大多数情况下低于2s。

3.  GD3162 DC Link Discharge 应用案例:

3.1 使用IGBT/SIC 进行主动放电,可以减少硬件设计,但能量释放为热能,有可能会造成元件的老化,在此GD3162根据系统架构和需求,在启动逆变器操作之前的每次上电时,运行阈值级模式以读取老化评估的5位TLVA值。这可用于跟踪生命周期中Vth的漂移或基于在生产期间进行的初始测量结果提供通过/不通过测试结果。


3.2 在每次逆变器关闭时,在自动模式下运行DC链路放电(立即跟随阈值级模式),以安全地在所需时间内放电存储的能量。
3.3 在发生崩溃事件时,DC链路放电功能仅使用故障安全逻辑(进入DCLD)即可在2秒内达到放电状态,无需MCU控制。

4.  GD3162 DC Link Discharge 放电时间估算:

4.1 下表显示了不同设置下可获得的占空比

这些设置对整体放电时间的直接影响,从放电开始到DC连接电容器的电压降至50 V 以下。
可以使用以下方程式估算放电时间低于50 V(被认为是安全水平):

• TDischg 是从Vbus电压下降到50伏特的总放电时间
• CDC link 是要放电的电容
• IDischg 是放电脉冲期间测得的平均放电电流
• TPeriod 放电周期(300微秒,600微秒或1200微秒)
• TPulse Width 放电脉冲宽度(6.4微秒或12.8微秒)
• Tsettling 充电闸极至所选TLV值所需的时间

5.  GD3162 DC Link Discharge 评估套件:

FlexGUI 支援软体版本0.8.5及以上版本,提供Vth和DC link discharge 功能的评估支援。

6.  设计参考资料:
1. https://www.nxp.com/design/development-boards/analog-toolbox/gd3162-half-bridge-evaluation-kit:FRDMGD3162HBIEVM

★博文内容均由个人提供,与平台无关,如有违法或侵权,请与网站管理员联系。

★文明上网,请理性发言。内容一周内被举报5次,发文人进小黑屋喔~

评论