모든 EV 트랙션 인버터는 안전에 중요한 기능으로 DC 링크 활성 방전을 필요로 합니다. 방전 회로는 다음 조건 및 요구 사항에 따라 DC 링크 커패시터의 에너지를 방전하는 데 필요합니다.
긴급 상황이나 수리 중에 시스템의 전압은 2초 이내에 안전하게 접촉할 수 있어야 합니다.
차량 키오프 시 DC 링크 커패시터는 방전된 상태로 유지되어야 합니다.
시스템 수준 안전 요구 사항 ASIL D
MCU 고장 시 MCU와 독립적으로 작동할 수 있어야 합니다
TI는 여러 시스템 수준 요구 사항을 대상으로 하는 몇 가지 활성 방전 설계를 보유하고 있습니다.
TPSI3050-Q1을 사용한 전원 트랜지스터 켜기, 끄기 제어. TPSI3050-Q1 강화 절연 스위치 드라이버에는 2차 바이어스 전원이 필요 없이 방전 전원 스위치를 구동할 수 있는 통합 10V 게이트 공급 장치가 있습니다.
AFE539F1-Q1 디바이스를 사용하여 제어되는 PWM AFE539F1-Q1 스마트 AFE에는 PWM 및 맞춤형 파형 제너레이터를 위한 비휘발성 메모리가 내장되어 있습니다. 이 디바이스는 프로그래밍 기능 및 로직을 추가하여 DAC 기반 회로, MCU 기반 회로 및 완전히 분리된 회로 간의 차이를 메우는 소프트웨어가 필요 없습니다. 그림 8-1 및 그림 8-2에서는 설계 블록 다이어그램과 테스트 파형을 보여줍니다.
그림 8-1 스마트 AFE를 기반으로 하는 DC 링크 활성 방전
CH1: AFE539F1-Q1 출력 CH2: 게이트 드라이버(UCC27531-Q1) PWM 출력 CH3: 저항성 분할기 CH4 이후의 DC 링크 전압: SiC FET 드레인-소스 전류
그림 8-2 파형 테스트
전원 모듈에서 선형 바이어싱 또는 PWM 기반 펄스 선형 스위칭으로 전력계를 통해 방전하여 단락을 구성합니다. 3중 상태 기능을 지원하는 TI의 절연 게이트 드라이버는 개별 아날로그 회로를 사용하는 전원 모듈을 통해 능동 방전을 지원합니다. 방전 프로필은 커패시터의 전류 소스 레퍼런스에 미러링되며, 100-µA 정전류 싱크는 1A 정전류 전류를 나타냅니다. 게이트 전압 레귤레이터는 게이트-소스 전압을 조정하고 전원 모듈을 선형 영역으로 구동합니다.
모터 권선을 통한 에너지 방전. 권선 기반 방전을 여러 단계로 나눌 수 있습니다. 이러한 단계에는 빠른 방전 단계 또는 버스 전압 조정 단계가 포함됩니다. 큰 D축 전류를 신속하게 생성하면 DC 링크 에너지가 감소되며, q축 전류는 0이 되어야 합니다. TI의 Sitara 또는 C2000 MCU의 빠른 루프 제어 및 안전 절연 게이트 드라이버에는 SPI(직렬 주변 기기 인터페이스) 프로그래밍 기능이 포함되어 있으며, 6개의 ADC 채널은 안정적이고 원활하게 제어되는 방전을 제공합니다.