2 隔離式輔助電源集中式架構(gòu)

在該架構(gòu)中，使用單級(jí)隔離式偏置電源架構(gòu)，其中隔離式偏置電源器件直接與低壓電池連接。該連接支持寬輸入電壓范圍并在閉環(huán)運(yùn)行期間工作。根據(jù)額定功率，可使用單個(gè)或多個(gè)器件來(lái)實(shí)現(xiàn)這種架構(gòu)。多繞組變壓器用于為初級(jí)側(cè)不同的隔離式柵極驅(qū)動(dòng)器提供隔離式輸出。可使用同一變壓器輸出繞組為共享同一接地端的低側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)器提供電源。

圖 2-1 展示了一個(gè)具有多繞組變壓器的隔離式器件如何用于 DC-DC 初級(jí)隔離式偏置電源。低側(cè)隔離式柵極驅(qū)動(dòng)器共享變壓器的同一輸出繞組提供的電源；而每個(gè)高側(cè)隔離式柵極驅(qū)動(dòng)器都有一個(gè)單獨(dú)的變壓器輸出繞組。SEPIC 轉(zhuǎn)換器用于獲得穩(wěn)定的 12V 或 15V 等電壓軌，以用于非隔離式柵極驅(qū)動(dòng)器和次級(jí)側(cè)的有源鉗位電路等其他子系統(tǒng)。直接與 LV 電池連接的寬輸入電壓降壓轉(zhuǎn)換器用于生成 5V 非隔離式電源。也可以使用 SEPIC 轉(zhuǎn)換器的輸出作為此降壓轉(zhuǎn)換器的輸入，而不是直接與 LV 電池連接。5V 輸出電壓軌用作雙路降壓轉(zhuǎn)換器的輸入來(lái)生成 3.3V 和 1.2V 電壓軌，以便為微控制器供電。這是基于以下假設(shè)：微控制器位于 LV 電池側(cè)并且與 LV 電池共用同一接地。該 5V 電壓軌可用于次級(jí)側(cè)的其他器件，如 CAN、傳感器和隔離器等。

圖 2-1 使用分立式非隔離器件的集中式架構(gòu)

圖 2-2 顯示了電源中 PMIC 的使用?？梢允褂霉δ馨踩弦?guī)型 PMIC 為微控制器供電，而不是使用寬輸入電壓降壓和雙降壓的分立式方法。德州儀器 (TI) 提供以下符合功能安全標(biāo)準(zhǔn)的 PMIC 器件，對(duì)于 圖 2-2 中所述的偏置電源架構(gòu)，這些器件是理想選擇：

• PMIC：TPS65386x-Q1 (ASIL-D)、TPS65036x-Q1 (ASIL-B)

圖 2-2 采用 PMIC 的集中式架構(gòu)

集中式輔助電源架構(gòu)優(yōu)先選擇以下拓?fù)浜拖嚓P(guān)器件：

• 反激式控制器：LM5155x-Q1、LM5156x-Q1、LM34xx-Q1
• 反激式轉(zhuǎn)換器：LM518x-Q1、LM2518x-Q1
• 推挽式轉(zhuǎn)換器：SN6507-Q1
• SEPIC：LM5155x-Q1、LM5156x-Q1、LM5157x-Q1、LM5158x-Q1
• 降壓/升壓：TPS55287x-Q1、LM51xx-Q1
• 寬輸入電壓降壓：LMR60440-Q1、LM61440-Q1
• 雙路降壓：TPS62441-Q1

隔離式輔助電源的不同拓?fù)渚哂刑囟ǖ膬?yōu)勢(shì)和取舍。反激式器件有助于在寬電壓輸入范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)高效率、高負(fù)載調(diào)整和高線路調(diào)整精度等優(yōu)勢(shì)。緊密耦合反激式變壓器設(shè)計(jì)具有低漏電感，但這種設(shè)計(jì)的缺點(diǎn)是變壓器隔離柵兩端的寄生電容相對(duì)較高。由于變壓器的寄生電容高，有時(shí)需要在 EMI 濾波器設(shè)計(jì)中采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣?lái)抑制 EMI 和共模電流。推挽式器件提供不錯(cuò)的效率、高 CMTI、低 EMI 等優(yōu)勢(shì)。輸出側(cè)的推挽器件需要一個(gè)額外的電感器來(lái)控制占空比，以支持在寬輸入電壓范圍中運(yùn)行。