缓解高压电动汽车驱动器中的故障

　　高压门驱动器对于确保可靠控制电动汽车的电动流量至关重要。从控制逆变器的IGBT或MOSFET的切换到监视和管理电池的充电状态，健康和热条件，高压驱动程序可确保对切换事件进行控制。电动机控制装置和车载充电器也受益于这些驱动程序，使其对于电动汽车功能至关重要。但是，这些高压驱动器并非故障安全。
　　让我们检查失败以及如何解决。
　　门驱动器中的电压和电压欠压
　　常见的故障是电压和欠压。管理对于确保电动汽车高压门驱动器的效率和可靠性很重要。
　　过电压和缓解措施
　　要了解如何减轻此问题，我们必须首先探讨门驱动器中的过电压。在电源晶体管切换过程中，负责管理电动汽车电动机中电力流量的高压门驱动器可能会因感应回扣而受到短暂的尖峰。当电动机绕组被解散时，磁场中的塌陷会导致感应回扣，从而在电压上产生高尖峰。这种突然的增加会强调功率晶体管和闸门驱动器，从而导致故障。
　　为了更好地分解电压尖峰的产生，我们可以通过考虑当前的变化速率和电感载荷来评估使用Lenz定律的电压尖峰 （在这种情况下为EV的电动机）。
　　高压门驱动器中过电压过电的另一个原因是寄生电感是由电动汽车逆变器电路中的高速切换而产生的。可以通过考虑电流变化和寄生电感的速率来近似电压超声。
　　当电压超过开关导体的门氧化电压时，栅极驱动器中过电压的影响可能会导致性短路。过压的大小与驾驶员组件的应力成正比。 高压尖峰发出的电磁发射会干扰驾驶员效率。
　　可以通过瞬态电压抑制 （TVS）来缓解过电压。这涉及使用用作电压夹具的电视二极管等半导体设备，当瞬态电流上升到额定阈值以上时，该电压夹具的电压夹具可提供低压路径。在为高压门驱动器选择电视二极管时，请考虑二极管在瞬态事件中可以处理的峰值脉冲电流，并被二极管吸收和消散。基于夹紧电压和瞬态的功率，可以很容易地估算电视二极管的当前阈值，其中（t脉冲）是瞬态的脉冲持续时间。
　　\ [i_ {pp} = \ frac {e_ {transient}}} {v_ {c} \ times t_ {pulse}} \] \]
　　减轻高压门驱动器中过电压效应的另一种方法是使用RC Snubber电路，该电路抑制了用电阻和电容器串联连接的电压尖峰。在电路设计过程中，选择能够从电动汽车电感载荷中吸收能量以确保性能的电容器。基于允许的电压尖峰和电感及其峰值电流，可以轻松完成在Snubber电路中使用的电容的估计。另一方面，选择电路的正确电阻应基于电路的特性阻抗，从而可以耗散能量而不会过多损失功率。
　　\ [C \ geq \ frac {l \ cdot i^{2}}} {v^{2} _ {\，\，\，\，spike}} \]
　　欠压和缓解措施
　　欠压是另一个值得注意的问题，可能会影响电动汽车中高压门驱动器的性能。从电压欠电压发出的栅极驱动器电压不足会导致驾驶员中不完整的功率晶体管切换。这降低了驱动器功率晶体管的功率转换过程的效率。电压欠电源驱动器的另一种方式是通过较慢的开关速度造成电源晶体管中的开关损失。开关损耗通过增加开关事件中消散的能量量来降低驱动器中晶体管的开关效率。切换时间（T SW），漏极电流（I DS），开关频率（F SW）和排水源电压（V DS）在评估开关损耗的情况下，以用于EV栅极驱动器中功率晶体管的更优化的开关特性。
　　\ [p_ {sw} = \ frac {1} {2} v_ {ds} \ times i_ {ds} \ times f_ {sw} \ times t_ {sw} {sw} \]
　　缓解欠压时，可以采用两种常见方法来优化栅极驱动器的性能。个使用欠压锁定 （UVLO），该锁定电压通过监视电压电源来保持电压阈值。如果电源电压下降到阈值以下，则禁用驾驶员以避免操作不足。UVLO阈值 总结了门晶体管的完整切换所需的电压和设定的安全保证金，该安全边距占UVLO电路中噪声，公差和电压下降等方面。
　　第二种方法使用电源开关和线性调节器，例如低辍学器 （LDO）。这些供应电压调节器可确保登机口驱动器的足够电源晶体管切换和降低功率损失。调节器经常使用两个电阻形成电压分离器，其中电阻比确定调节后的输出电压。在电压调节器的内部参考电路中，我们还可以考虑其参考电压（V REF）来评估调节的电源电压。当设计栅极驾驶员的电源以实现更和稳定的电源流程时，这是必不可少的，有助于保持电动汽车动力总成的整体性能和可靠性。
　　\ [v_ {out} = v_ {ref} \ big（1+ \ frac {r_ {2}}} {r_ {1}}} \ big）\] \]
　　高压门驱动器中的热应力
　　通过热循环和过热表现出来，当超过门驱动器及其开关晶体管的冷却能力时，就会发生热应力。高压门驱动器过热是由于高开关频率导致每个开关事件引入产生热量的损失。效率低下的热管理技术也有助于在高压门驱动器中过热。
　　在设计过程中，冷却系统通常受到空间的限制，导致通风不良或散热器设计不良。这使热产生的散发不良，导致驾驶员的半导体降解和由于热膨胀而引起的机械应力。当过量的热量降低半导体材料时，电荷载体的散射在半导体晶格中增加，从而增加了开关装置的状态电阻。这会增加传导损失并导致热失控，如果无法适当缓解，会导致故障。另一方面，当负载条件发生变化时，热循环发生。在这种情况下，高压门驱动器可能会通过频繁的停止启动操作而不是稳定的速度驾驶进行热循环，从而使EV功率需求保持稳定。
　　可以通过优化冷却系统设计来减轻热应力。在设计散热器时，必须考虑热电阻（θJA ），以确保其足够低以使连接温度（T J）保持安全水平。通过考虑功率晶体管耗散的总功率，可以评估连接温度以实现可靠的散热器设计。更大的风扇和有效的通风结合了有效的散热器设计，可以大大减轻栅极驱动器中的热应力。
　　\ [t_ {j} = t_ {a}+p_ {total} \ times \ time \ theta_ {ja} \]
　　高压门驱动器中使用的功率晶体管中的较高连接温度可能会导致晶体管上州电阻增加而导致的传导损失。这导致了可靠性问题，例如半导体材料的加速衰老以及电气迁移 和氧化物崩溃的终失败。