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12V和48V

隨著汽車電氣化程度越來越高，以及更高的效率要求，12V系統(tǒng)將逐漸為更高電池電壓所替代。針對12V和48V系統(tǒng)而設計的通用平臺能夠簡化設計，并使12V向48V系統(tǒng)過渡更加容易。

啟動發(fā)電機實現(xiàn)

在電動汽車架構中，啟動發(fā)電機（Starter generator）系統(tǒng)扮演著多種角色。它們既負責啟動發(fā)動機，向發(fā)動機提供電氣升壓，也可在減速或慣性行駛期間產(chǎn)生充電電壓，從而減少機械制動系統(tǒng)磨損，同時提高系統(tǒng)整體效率。

啟動發(fā)電機系統(tǒng)由多個電氣和機械組件組成。逆變器可提供電氣升壓和DC-DC轉換器，并以能量收集模式將馬達中的機械能轉換為電能。該系統(tǒng)還負責提供怠速停車時系統(tǒng)曲柄位置以及冷啟動所需的高啟動扭矩。

在機械層面，啟動發(fā)電機包括：連接到三相逆變器的定子，以及使直流電流經(jīng)過滑環(huán)和電刷流經(jīng)轉子繞組并產(chǎn)生磁場的轉子。使用永磁電機的較新設計可以不再需要勵磁線圈，但是由于在故障情況下無法關閉磁化強度，這種方法也存在其他層面的安全挑戰(zhàn)。圖1所示為一個典型的五相電機電路實現(xiàn)。

圖1：一個典型的五相啟動發(fā)電機驅動示例。

12V和48V系統(tǒng)通用型驅動器

12V和48V電源軌都使用皮帶式驅動啟動發(fā)電機（BSG）系統(tǒng)， 12V BSG系統(tǒng)無法達到類似于48V啟動發(fā)電機的功率水平。通常，12V系統(tǒng)限制為功率不超過10kW，而48V系統(tǒng)可以產(chǎn)生高達25kW甚至更高功率。隨著功率增大，對柵極驅動器的要求也隨之增加。使用通用型架構具有很大優(yōu)勢，可以避免使用任何其他組件或進行重新設計。使用通用架構還可縮短設計時間，減低物料清單（BOM）成本，并為12V和48V系統(tǒng)中的BSG系統(tǒng)提供單一平臺。

例如，Allegro MicroSystems的半橋柵極驅動器AMT49502可以在5.5～80V電壓范圍內工作，因而是在12V或48V電壓下運行BSG應用的多功能平臺，該器件的電荷泵穩(wěn)壓器能夠為兩個N溝道MOSFET提供柵極驅動。圖2給出了半橋設計的功能框圖，系統(tǒng)只需一個電源供電，所有內部邏輯都由電荷泵穩(wěn)壓器驅動的片上邏輯電源穩(wěn)壓器創(chuàng)建。該穩(wěn)壓器負責為浮置自舉電容器提供11V穩(wěn)壓，以確保即便電池電壓為5.5V時，高側MOSFET柵極電壓也為11V。電荷泵穩(wěn)壓器還提供內部邏輯，從而降低了芯片整體功耗。對于在無需降壓穩(wěn)壓器的48V系統(tǒng)運行，最大限度地降低功耗是系統(tǒng)的關鍵。此外，一個小型集成式電荷泵負責以100％占空比保持高側開關。