【導讀】汽車(chē)領(lǐng)域所有有關(guān)該電氣化討論的內容都有什么？已有很多介紹電池的文章，尤其是 48V 及 400V 鋰離子電池與 12V 鉛酸電池，以及隨負載要求增加其在一臺汽車(chē)中共存所具有的挑戰性。傳動(dòng)系統中的牽引電機、轉向、車(chē)載充電、壓縮機以及再生制動(dòng)等這些負載需要 1kW 以上的電源，遠遠高于之前的需求。
處理信息娛樂(lè )、儀表盤(pán)和安全應用中使用的傳統 12V 電池負載很有挑戰性，因為對于汽車(chē)來(lái)說(shuō)它既低效又繁重，需要大量線(xiàn)束來(lái)處理大電流。在傳統 12V 鉛酸電池提供的穩定電壓（高于 12V)下運行這些負載，可顯著(zhù)降低功耗、接線(xiàn)復雜性以及整體系統重量。這就是要在混合動(dòng)力汽車(chē)和 ICE 汽車(chē)中使用 48V 鋰離子電池、在電動(dòng)汽車(chē)中使用 400V 鋰離子電池的所在。更大的電壓就意味著(zhù)傳輸相同的能量電流更低，也就意味著(zhù)更低的功耗，從而可減少對大量電線(xiàn)的需求。這就是為什么在以極高效率傳輸電源的同時(shí)，這兩種電池需要共存。
混合動(dòng)力汽車(chē)充電器系統方框圖
由于需要實(shí)現高效率，需要使用不同的電池并實(shí)現更大功率，因此采用開(kāi)關(guān)模式電源 (SMPS) 的高效能量傳輸調節系統比過(guò)去的線(xiàn)性穩壓器更具誘惑力。SMPS 有助于應用在導通及關(guān)斷狀態(tài)下工作，理論上其可實(shí)現 100% 的能量傳輸效率。隨著(zhù)電源電子開(kāi)關(guān)的進(jìn)步，使用 SMPS 概念可幫助汽車(chē)制造商努力達到這些要求。
那么，SMPS 如何工作？開(kāi)關(guān)可通過(guò)脈寬調制 (PWM) 技術(shù)打開(kāi)和關(guān)斷。這些開(kāi)關(guān)可在高開(kāi)關(guān)頻率下工作，可使電源轉換器不那么笨重、尺寸更小。PWM 可使用一個(gè)模擬或數字控制器實(shí)現，后接一個(gè)柵極驅動(dòng)器電路，用來(lái)提供適當的電荷開(kāi)關(guān)電源設備，并在正確的工作電壓下工作。柵極驅動(dòng)器可實(shí)現具有優(yōu)異性能與效率的電源系統。
控制器的選擇主要取決于汽車(chē)的要求，需要考慮成本、靈活性、集成度、可靠性和固件寫(xiě)入可用性（對于數字控制器而言）。同樣，柵極驅動(dòng)器的選擇取決于驅動(dòng)器電流、最大允許工作電壓、速度（減少傳播延遲）以及成本更低的組件數量（單通道與橋接驅動(dòng)器）及隔離等。德州儀器 (TI) 有幾款模擬及數字汽車(chē)認證控制器（在模擬與數字之間進(jìn)行選擇時(shí)閱讀本文）以及運行 SMPS 開(kāi)關(guān)的業(yè)界最快柵極驅動(dòng)器。
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