本應(yīng)用筆記將討論帶啟動(dòng)發(fā)電機(jī)的 42 V 系統(tǒng)，該系統(tǒng)應(yīng)用于為高功耗負(fù)載供電。它還將解決該系統(tǒng)的緊湊型電源部分以及附加組件。溝槽功率MOSFET和ISOPLUS封裝技術(shù)的引入讓位于汽車(chē)行業(yè)的電力電子。
    與傳統(tǒng)的 12 V 系統(tǒng)相比，新型 42 V 電源可以更經(jīng)濟(jì)地提供汽車(chē)中不斷增加的電力消耗。本文介紹了目前正在開(kāi)發(fā)的 42 V 系統(tǒng)的一個(gè)關(guān)鍵組件：由電力電子設(shè)備控制的啟動(dòng)發(fā)電機(jī)。
    帶啟動(dòng)發(fā)電機(jī)的 42 V 系統(tǒng)
    42V系統(tǒng)應(yīng)用于為高功耗負(fù)載供電，例如電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置、內(nèi)燃機(jī)的電動(dòng)閥門(mén)執(zhí)行器或催化劑的加熱器。與傳統(tǒng)的 12 V 相比??，更高的系統(tǒng)電壓有助于降低電流水平，從而節(jié)省用于布線(xiàn)的銅和用于開(kāi)關(guān)的硅。它將導(dǎo)致汽車(chē)電氣網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的一些變化。一項(xiàng)重大創(chuàng)新是將以前的直流起動(dòng)機(jī)和以前的交流電機(jī)相結(jié)合，在運(yùn)行的內(nèi)燃機(jī)的整個(gè)速度范圍內(nèi)與其連接。啟動(dòng)發(fā)電機(jī)有幾種可能的布置：
    皮帶驅(qū)動(dòng)起動(dòng)發(fā)電機(jī)用異步電機(jī)代替?zhèn)鹘y(tǒng)發(fā)電機(jī)并輔以動(dòng)力部分，同時(shí)省略了傳統(tǒng)起動(dòng)機(jī)。這個(gè)版本最初可能會(huì)引起人們的興趣，因?yàn)樗恍枰獙?duì)底層的安排進(jìn)行重大改變。然而，其使用受到皮帶傳動(dòng)能力的限制，皮帶傳動(dòng)不允許啟動(dòng)高扭矩的大型內(nèi)燃機(jī)，并限制了產(chǎn)生的電力。
    同步或異步交流電機(jī)可以取代內(nèi)燃機(jī)和離合器之間曲軸上的飛輪，如圖 1 所示。操作基本上與皮帶相同 - 電機(jī)產(chǎn)生的任何扭矩都將直接施加到曲軸上。
    啟動(dòng)大容量冷內(nèi)燃機(jī)所需的扭矩相當(dāng)大，這對(duì)交流電機(jī)和電流能力或電力電子設(shè)備提出了很高的要求。
    減少這些要求的一種方法是在內(nèi)燃機(jī)和起動(dòng)發(fā)電機(jī)之間引入第二個(gè)離合器。在電機(jī)操作中，后者將在兩個(gè)離合器都打開(kāi)的情況下加速飛輪；為了啟動(dòng)內(nèi)燃機(jī)，曲軸方向的離合器將關(guān)閉，施加的扭矩脈沖使曲軸開(kāi)始運(yùn)動(dòng)。
  

   電源部分

    圖 2 和圖 3 提出了兩種不同的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)發(fā)電機(jī)的極其緊湊的功率部分。兩種方法都使用 IXYS 專(zhuān)有的 ISOPLUS 技術(shù)制造的組件。這些組件通過(guò)多個(gè)彈簧夾以機(jī)械方式固定并壓在水冷散熱器上。它們的引線(xiàn)被焊接或焊接到 PCB 樣板中的導(dǎo)體上。該電源的基本額定值適合通過(guò) 42 V 系統(tǒng)為典型的中型啟動(dòng)發(fā)電機(jī)供電。

     

圖 2 每個(gè)相腳具有 FMM150-0075P 型 ISOPLUS i4 封裝中四個(gè)并聯(lián)溝槽 MOSFET 封裝的電源部分的機(jī)械設(shè)置和電路圖

       

圖 3 具有四個(gè)并聯(lián)溝槽 MOSFET 單開(kāi)關(guān)（每個(gè)開(kāi)關(guān)采用 IXUC160N075 型 ISOPLUS 220 封裝）的電源部分的機(jī)械設(shè)置和電路圖

    所描述的緊湊型電源部分配備了附加組件，例如直流鏈路中的電容器、一些傳感器和控制器，將被封裝并放置在所提供的啟動(dòng)發(fā)電機(jī)交流電機(jī)附近。因此，溝槽功率 MOSFET 芯片技術(shù)與 ISOPLUS 封裝技術(shù)相結(jié)合，支持在汽車(chē)控制單元中引入電力電子技術(shù)。作為引入汽車(chē) 42 V 系統(tǒng)的先決條件，可以通過(guò)這種方式克服迄今為止僅限于較低功率水平的限制。