2 隔离式辅助电源集中式架构

在该架构中，使用单级隔离式偏置电源架构，其中隔离式偏置电源器件直接与低压电池连接。该连接支持宽输入电压范围并在闭环运行期间工作。根据额定功率，可使用单个或多个器件来实现这种架构。多绕组变压器用于为初级侧不同的隔离式栅极驱动器提供隔离式输出。可使用同一变压器输出绕组为共享同一接地端的低侧栅极驱动器提供电源。

图 2-1 展示了一个具有多绕组变压器的隔离式器件如何用于 DC-DC 初级隔离式偏置电源。低侧隔离式栅极驱动器共享变压器的同一输出绕组提供的电源；而每个高侧隔离式栅极驱动器都有一个单独的变压器输出绕组。SEPIC 转换器用于获得稳定的 12V 或 15V 等电压轨，以用于非隔离式栅极驱动器和次级侧的有源钳位电路等其他子系统。直接与 LV 电池连接的宽输入电压降压转换器用于生成 5V 非隔离式电源。也可以使用 SEPIC 转换器的输出作为此降压转换器的输入，而不是直接与 LV 电池连接。5V 输出电压轨用作双路降压转换器的输入来生成 3.3V 和 1.2V 电压轨，以便为微控制器供电。这是基于以下假设：微控制器位于 LV 电池侧并且与 LV 电池共用同一接地。该 5V 电压轨可用于次级侧的其他器件，如 CAN、传感器和隔离器等。

图 2-1 使用分立式非隔离器件的集中式架构

图 2-2 显示了电源中 PMIC 的使用。可以使用功能安全合规型 PMIC 为微控制器供电，而不是使用宽输入电压降压和双降压的分立式方法。德州仪器 (TI) 提供以下符合功能安全标准的 PMIC 器件，对于 图 2-2 中所述的偏置电源架构，这些器件是理想选择：

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

图 2-2 采用 PMIC 的集中式架构

集中式辅助电源架构优先选择以下拓扑和相关器件：

• 反激式控制器：LM5155x-Q1、LM5156x-Q1、LM34xx-Q1
• 反激式转换器：LM518x-Q1、LM2518x-Q1
• 推挽式转换器：SN6507-Q1
• SEPIC：LM5155x-Q1、LM5156x-Q1、LM5157x-Q1、LM5158x-Q1
• 降压/升压：TPS55287x-Q1、LM51xx-Q1
• 宽输入电压降压：LMR60440-Q1、LM61440-Q1
• 双路降压：TPS62441-Q1

隔离式辅助电源的不同拓扑具有特定的优势和取舍。反激式器件有助于在宽电压输入范围内实现高效率、高负载调整和高线路调整精度等优势。紧密耦合反激式变压器设计具有低漏电感，但这种设计的缺点是变压器隔离栅两端的寄生电容相对较高。由于变压器的寄生电容高，有时需要在 EMI 滤波器设计中采取适当的措施来抑制 EMI 和共模电流。推挽式器件提供不错的效率、高 CMTI、低 EMI 等优势。输出侧的推挽器件需要一个额外的电感器来控制占空比，以支持在宽输入电压范围中运行。