主功率模块架构分析与驱动IC选型锦囊--电子产品世界手机版

主功率模块架构分析与驱动IC选型锦囊

作者：fanxiaoxi 时间：2024-06-28

能量单向主功率变换器模块

小功率便携储能(200W~600W)的主功率变换器拓扑架构如下图所示。电池充电与电池放电采用独立模块实现，能量在开关变换器中只能单向流动。

1. AC-DC charger用于将市电能量转移至电池组，对电池充电。拓扑架构为反激变换器，控制芯片可采用PN8213，因功率较小不需要专用驱动芯片;

2. DC-DC converter用于将电池电压隔离并升压，拓扑架构为推挽变换器，驱动芯片推荐双通道低侧驱动PN7762；

3. DC-AC inverter用于将高压直流逆变成交流市电，拓扑架构为全桥逆变器，通常采用MCU作为主控，驱动芯片优选电平移位半桥驱动PN7113。

PN7762 驱动芯片简介

PN7762是一款双通道低侧驱动器，具有以下亮点：

VDD供电范围4.5V~24V，所有管脚耐压均大于24V，超高可靠性

两通道延时匹配佳，典型值1ns

传播延时低，典型值22ns

驱动能力强，5A拉灌电流能力

具有外部使能功能，EN为低电平时关闭OUT

PN7113 驱动芯片简介

PN7113是一款基于电平移位技术的半桥驱动器，具有以下亮点：

浮地侧耐压大于600V，适用于400V直流母线应用

抗干扰能力强，CMTI大于50kV/μs，Vs负压能力-8V

两通道延时匹配佳，小于30ns

传播延时低，典型值130ns

驱动能力强，2.5A拉灌电流能力

能量双向主功率变换器模块

中大功率便携储能(600W~3000W)的主功率变换器拓扑架构如下图所示，能量在开关变换器中可双向流动：S1闭合能量从市电流向电池，电池充电；S1断开能量从电池流向负载，电池放电。

1. 电池充电模式：Converter I工作在PWM整流器模式，实现功率因数校正并产生高压直流母线；Converter II为LLC谐振变换器，开环工作于谐振点，整个变换器近似等价为直流变压器(DCX)，产生低压直流母线；Converter III工作在Buck变换器模式，对电池进行充电。

2. 电池放电模式：Converter III工作在Boost变换器模式，用于将电池电压升压至低压直流母线；Converter II为LLC谐振变换器，开环工作于谐振点，整个变换器近似等价为直流变压器(DCX)，产生高压直流母线；Converter III工作在全桥逆变器模式，将高压直流母线逆变成交流市电，为电子设备供电。

驱动芯片在能量双向主功率变换器中如何选取？以一个H桥为例说明如下：

优选方案一

当MCU控制器与功率变换器共地，可选择两颗基于电平移位技术的半桥驱动芯片，根据母线电压选择驱动芯片：低压直流母线选取150V耐压驱动芯片PN7011，高压直流母线选取600V耐压驱动芯片PN7113。