MPS推出一款LLC變壓器驅(qū)動(dòng)芯片以及隔離式偏置電源模塊解決方案

電動(dòng)汽車(chē)的充電樁中，包含著不同充電口的類(lèi)型及標(biāo)準(zhǔn)。其中，目前最快的是直流快速充電樁（DC Fast-Charging System，DCFC），最短只需要18min就能將電池由10%的電量充至80%，充電的功率范圍為50kW到400kW。

在這樣一個(gè)DCFC系統(tǒng)中，需要可靠的隔離能力：1. 保護(hù)人員避免受到物理和電氣傷害；2. 保護(hù)后級(jí)負(fù)載設(shè)備和系統(tǒng)；3. 提高共模干擾抑制性能和抗干擾能力。

今天，我們將針對(duì)隔離式偏置電源的需求與挑戰(zhàn)，為大家分享MPS 推出的 LLC 變壓器驅(qū)動(dòng)芯片以及隔離式偏置電源模塊解決方案，助力高功率密度的充電系統(tǒng)設(shè)計(jì)！

偏置供電電源面臨的挑戰(zhàn)

對(duì)于DCFC系統(tǒng)中的功率管，需要由隔離的柵極驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。同時(shí)，隔離柵極驅(qū)動(dòng)器副邊需要一個(gè)隔離的驅(qū)動(dòng)供電電源進(jìn)行供電，即偏置供電電源。

隔離偏置電源通常由變壓器實(shí)現(xiàn)隔離和功率傳輸。目前，在電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)，一些新的趨勢(shì)對(duì)這些隔離偏置電源的變壓器設(shè)計(jì)提出了更多要求：

電動(dòng)汽車(chē)中的電池電壓和直流母線電壓正從400V逐漸過(guò)渡到800V，以促進(jìn)更高功率密度的牽引驅(qū)動(dòng)，提高整體傳動(dòng)系統(tǒng)的效率。對(duì)于800V直流母線，需要變壓器來(lái)承受更高的隔離電壓。

為了利用SiC器件的高速低損耗特性，在汽車(chē)電拖等場(chǎng)合的設(shè)計(jì)中，正逐漸從硅IGBT轉(zhuǎn)向SiC MOSFET。與IGBT相比，SiC的高dv/dt將驅(qū)動(dòng)更多的電流通過(guò)隔離勢(shì)壘。這種有噪聲的電流可能會(huì)潛在地干擾低電壓側(cè)的控制器和敏感電路的正常操作。因此，我們需要盡可能地減小變壓器的隔離電容。

假設(shè)每個(gè)變壓器在初級(jí)側(cè)和次級(jí)側(cè)之間具有20pF的電容，并且SiC MOSFET DS電壓變化速率為100V/ns。跨越隔離邊界的共模電流將是1A，這對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，可能是非常具有破壞性的。

因此，需要盡可能減少該電容。該電容的減小意味著耦合變差，漏感增大。由于傳統(tǒng)的偏置供電電源采用反激式拓?fù)?，?dǎo)致效率變低，同時(shí)電壓尖峰導(dǎo)致需要更高耐壓的器件。

針對(duì)該應(yīng)用場(chǎng)景，MPS 推出了 LLC 變換器作為偏置供電電源的新方案。

LLC 變換器利用變壓器產(chǎn)生的漏感作為諧振電感，消除了與反激類(lèi)型相關(guān)的效率損失或電壓尖峰的問(wèn)題。在實(shí)現(xiàn)盡可能小的隔離電容的情況下，以更高的效率傳輸更高的功率。

用于隔離偏置供電的變壓器驅(qū)動(dòng)器 MPQ18913

MPQ18913可應(yīng)用于各種SiC/IGBT的偏置供電場(chǎng)景，包括電動(dòng)汽車(chē)充電樁、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、車(chē)載充電器等應(yīng)用。

點(diǎn)擊下圖查看 MPQ18913 產(chǎn)品詳情

01 采用QFN10封裝，尺寸僅為2mm*2.5mm

02 最高支持6W的輸出功率。最高工作頻率能夠支持到5MHz

03 集成了各種過(guò)壓、過(guò)流的保護(hù)，來(lái)保證系統(tǒng)的可靠性

MPQ18913 產(chǎn)品優(yōu)勢(shì) 01 超小的隔離電容，變壓器Ciw≈4pF

02 6W負(fù)載下，IC溫升不到15℃

03 高效，最高近90%

04 MPQ18913 vs. Flyback

MPQ18913 應(yīng)用

01 針對(duì)單個(gè)橋臂，可采用一顆MPQ18913，采用三繞組的變壓器，實(shí)現(xiàn)兩路輸出，同時(shí)為上下管驅(qū)動(dòng)進(jìn)行供電。

02 對(duì)有負(fù)壓驅(qū)動(dòng)的場(chǎng)合，可根據(jù)不同的驅(qū)動(dòng)成本需求選擇合適的負(fù)壓生成電路。

03 針對(duì)12V電池輸入場(chǎng)合，可采用Boost對(duì)電池電壓進(jìn)行升壓，為MPQ18913提供穩(wěn)定的輸入供電。

04 MPS提供電子表格程序設(shè)計(jì)文檔，通過(guò)簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)需求配置，即可實(shí)現(xiàn)外圍電路的參數(shù)以及變壓器的設(shè)計(jì)。

審核編輯：劉清