ZHCUAP1A December 2022 – January 2023
此参考设计引入了一个有源预充电电路，该电路本质上是一种降压转换器拓扑，用于实现高压 (HV) 直流链路电容器的预充电。此参考设计将讨论采用有源预充电方法而不是传统电阻实现的原因。我们将详细介绍和分析参考电路的工作情况。
从功率分析角度可以看出有源预充电解决方案的优势。HEV 和 EV 市场中的许多现有高压电池都采用 400V 架构，其典型系统电容为 mF 级。完成公式所缺少的唯一值是电容器的充电时间。通常，这种充电时间允许大约 400ms 的最大延迟。以下计算展示了上述值的电阻器两端的峰值和平均功率。
在公式 (1) 中，假设充电时间的系数为 5 个时间常数 (5τ)，该系数规定电容器上的电压为输入电压的 99%。
这些计算假设系统为 400V 系统。但是，HEV/EV 行业已显示出计划转向 800V 系统的迹象。电压的这种增加会导致电流降低，从而降低直流导通损耗。通过增加电压，可以使用更少的电流供电。较小的电流可减小电缆的尺寸并减少所需的铜，从而有效减轻汽车的整体重量和降低系统成本。通过优化重量，可以提高车辆的效率。此外，800V 系统可实现更快的充电速度，因为较低的电流可减少导体和电池的过热。另一方面，将电池电压增加到 800V 会使直流链路电容器预充电更具挑战性。如果系统需要使用相同的 400ms 充电时间进行预充电，则可以将电阻器的功率要求描述为使功率提高四倍。
能够满足这些要求的典型电阻器很大、昂贵、笨重、不常见，或不像低功耗电阻器那样提供。此外，使用电阻器进行预充电效率不是很高，功率损耗增加会产生更多热量，而且温度升高幅度更大。在描述电阻器的限制后，接下来的问题很简单。还可以使用哪些其他电气元件来控制电流？现在，我们将有源预充电电路拓扑作为降压转换器拓扑配置，以便使用电感器对直流链路电容器进行预充电，从而限制电流。
电感器不允许电流突然变化，并以磁场的形式存储能量。理想的电感器本质上是无损耗的，存储的能量不会转化为热量。然而实际上，电感器储能/耗散的能量 的品质系数会影响系统的效率。通常，电感器的电阻非常小，与电阻器预充电设计相比，耗散的功率可能微不足道。