高壓門驅(qū)動器對于確保可靠控制電動汽車的電動流量至關重要。從控制逆變器的IGBT或MOSFET的切換到監(jiān)視和管理電池的充電狀態(tài)，健康和熱條件，高壓驅(qū)動程序可確保對切換事件進行控制。電動機控制裝置和車載充電器也受益于這些驅(qū)動程序，使其對于電動汽車功能至關重要。但是，這些高壓驅(qū)動器并非故障安全。

讓我們檢查失敗以及如何解決。

門驅(qū)動器中的電壓和電壓欠壓

常見的故障是電壓和欠壓。管理對于確保電動汽車高壓門驅(qū)動器的效率和可靠性很重要。

過電壓和緩解措施

要了解如何減輕此問題，我們必須首先探討門驅(qū)動器中的過電壓。在電源晶體管切換過程中，負責管理電動汽車電動機中電力流量的高壓門驅(qū)動器可能會因感應回扣而受到短暫的尖峰。當電動機繞組被解散時，磁場中的塌陷會導致感應回扣，從而在電壓上產(chǎn)生高尖峰。這種突然的增加會強調(diào)功率晶體管和閘門驅(qū)動器，從而導致故障。

為了更好地分解電壓尖峰的產(chǎn)生，我們可以通過考慮當前的變化速率和電感載荷來評估使用Lenz定律的電壓尖峰 （在這種情況下為EV的電動機）。

高壓門驅(qū)動器中過電壓過電的另一個原因是寄生電感是由電動汽車逆變器電路中的高速切換而產(chǎn)生的。可以通過考慮電流變化和寄生電感的速率來近似電壓超聲。

當電壓超過開關導體的門氧化電壓時，柵極驅(qū)動器中過電壓的影響可能會導致性短路。過壓的大小與駕駛員組件的應力成正比。 高壓尖峰發(fā)出的電磁發(fā)射會干擾駕駛員效率。

可以通過瞬態(tài)電壓抑制 （TVS）來緩解過電壓。這涉及使用用作電壓夾具的電視二極管等半導體設備，當瞬態(tài)電流上升到額定閾值以上時，該電壓夾具的電壓夾具可提供低壓路徑。在為高壓門驅(qū)動器選擇電視二極管時，請考慮二極管在瞬態(tài)事件中可以處理的峰值脈沖電流，并被二極管吸收和消散?；趭A緊電壓和瞬態(tài)的功率，可以很容易地估算電視二極管的當前閾值，其中（t脈沖）是瞬態(tài)的脈沖持續(xù)時間。

\ [i_ {pp} = \ frac {e_ {transient}}} {v_ {c} \ times t_ {pulse}} \] \]

減輕高壓門驅(qū)動器中過電壓效應的另一種方法是使用RC Snubber電路，該電路抑制了用電阻和電容器串聯(lián)連接的電壓尖峰。在電路設計過程中，選擇能夠從電動汽車電感載荷中吸收能量以確保性能的電容器?；谠试S的電壓尖峰和電感及其峰值電流，可以輕松完成在Snubber電路中使用的電容的估計。另一方面，選擇電路的正確電阻應基于電路的特性阻抗，從而可以耗散能量而不會過多損失功率。

\ [C \ geq \ frac {l \ cdot i^{2}}} {v^{2} _ {\，\，\，\，spike}} \]

欠壓和緩解措施

欠壓是另一個值得注意的問題，可能會影響電動汽車中高壓門驅(qū)動器的性能。從電壓欠電壓發(fā)出的柵極驅(qū)動器電壓不足會導致駕駛員中不完整的功率晶體管切換。這降低了驅(qū)動器功率晶體管的功率轉(zhuǎn)換過程的效率。電壓欠電源驅(qū)動器的另一種方式是通過較慢的開關速度造成電源晶體管中的開關損失。開關損耗通過增加開關事件中消散的能量量來降低驅(qū)動器中晶體管的開關效率。切換時間（T SW），漏極電流（I DS），開關頻率（F SW）和排水源電壓（V DS）在評估開關損耗的情況下，以用于EV柵極驅(qū)動器中功率晶體管的更優(yōu)化的開關特性。

\ [p_ {sw} = \ frac {1} {2} v_ {ds} \ times i_ {ds} \ times f_ {sw} \ times t_ {sw} {sw} \]

緩解欠壓時，可以采用兩種常見方法來優(yōu)化柵極驅(qū)動器的性能。個使用欠壓鎖定 （UVLO），該鎖定電壓通過監(jiān)視電壓電源來保持電壓閾值。如果電源電壓下降到閾值以下，則禁用駕駛員以避免操作不足。UVLO閾值 總結(jié)了門晶體管的完整切換所需的電壓和設定的安全保證金，該安全邊距占UVLO電路中噪聲，公差和電壓下降等方面。

第二種方法使用電源開關和線性調(diào)節(jié)器，例如低輟學器 （LDO）。這些供應電壓調(diào)節(jié)器可確保登機口驅(qū)動器的足夠電源晶體管切換和降低功率損失。調(diào)節(jié)器經(jīng)常使用兩個電阻形成電壓分離器，其中電阻比確定調(diào)節(jié)后的輸出電壓。在電壓調(diào)節(jié)器的內(nèi)部參考電路中，我們還可以考慮其參考電壓（V REF）來評估調(diào)節(jié)的電源電壓。當設計柵極駕駛員的電源以實現(xiàn)更和穩(wěn)定的電源流程時，這是必不可少的，有助于保持電動汽車動力總成的整體性能和可靠性。

\ [v_ {out} = v_ {ref} \ big（1+ \ frac {r_ {2}}} {r_ {1}}} \ big）\] \]

高壓門驅(qū)動器中的熱應力

通過熱循環(huán)和過熱表現(xiàn)出來，當超過門驅(qū)動器及其開關晶體管的冷卻能力時，就會發(fā)生熱應力。高壓門驅(qū)動器過熱是由于高開關頻率導致每個開關事件引入產(chǎn)生熱量的損失。效率低下的熱管理技術也有助于在高壓門驅(qū)動器中過熱。

在設計過程中，冷卻系統(tǒng)通常受到空間的限制，導致通風不良或散熱器設計不良。這使熱產(chǎn)生的散發(fā)不良，導致駕駛員的半導體降解和由于熱膨脹而引起的機械應力。當過量的熱量降低半導體材料時，電荷載體的散射在半導體晶格中增加，從而增加了開關裝置的狀態(tài)電阻。這會增加傳導損失并導致熱失控，如果無法適當緩解，會導致故障。另一方面，當負載條件發(fā)生變化時，熱循環(huán)發(fā)生。在這種情況下，高壓門驅(qū)動器可能會通過頻繁的停止啟動操作而不是穩(wěn)定的速度駕駛進行熱循環(huán)，從而使EV功率需求保持穩(wěn)定。

可以通過優(yōu)化冷卻系統(tǒng)設計來減輕熱應力。在設計散熱器時，必須考慮熱電阻（θJA ），以確保其足夠低以使連接溫度（T J）保持安全水平。通過考慮功率晶體管耗散的總功率，可以評估連接溫度以實現(xiàn)可靠的散熱器設計。更大的風扇和有效的通風結(jié)合了有效的散熱器設計，可以大大減輕柵極驅(qū)動器中的熱應力。

\ [t_ {j} = t_ {a}+p_ {total} \ times \ time \ theta_ {ja} \]

高壓門驅(qū)動器中使用的功率晶體管中的較高連接溫度可能會導致晶體管上州電阻增加而導致的傳導損失。這導致了可靠性問題，例如半導體材料的加速衰老以及電氣遷移 和氧化物崩潰的終失敗。