EV 设计人员可以通过监控栅极电压阈值来提高牵引逆变器系统的安全性和可靠性。

          当消费者购买汽车时，他们认为设计工程师尽职尽责地创造了安全的产品。为了达到必要的安全水平，特别是关于国际标准化组织 (ISO) 26262 标准，车辆内的子系统（例如牵引逆变器）必须包括内部诊断和保护功能，以帮助检测潜在的故障模式。           功率级是一个备受关注的逆变器子系统。除了电源模块之外，功率级还包括集成半导体器件，例如隔离偏置电源、栅极驱动器和电源开关。该模块的开关方案有助于将电池中的直流电转换为交流电，从而高效可靠地驱动电动汽车的电动机。驱动这些电源开关时，出于多种原因需要监控它们的状态或条件，并采用不同的方法。

         开关保护和诊断的重要性，由于碳化硅 (SiC) 金属氧化物半导体场效应晶体管 (MOSFET) 或绝缘栅双极晶体管 (IGBT) 功率模块对车辆的运行和效率非常重要，因此设计人员必须仔细考虑如何正确驱动它们。执行全面的故障机制分析对于创建安全可靠的产品是必要的。逆变器系统必须处理一长串故障情况。例如，电源开关短路可能表明电源开关已达到其使用寿命。当通过电源开关的电流增加到超过其额定值时，通过器件耗散的多余功率和热量会损坏电源开关和逆变器系统。

         尽快检测并解决这种情况以将电源开关保持在其安全工作区域内非常重要。设计用于检测此类故障的最常见保护电路称为去饱和（desat）保护，它可以集成在栅极驱动器中。显示了一个典型的去饱和电路的实现，该电路监控开关导通电压（IGBT 或 SiC FE 中的集电极-发射极电压 [V CE ]漏源电压在T[V DS ])中检测预设阈值(V DESAT)。 V CE 或 V DS 大于 V DESAT 的情况会触发去饱和，栅极驱动器将安全地关闭 IGBT 或 SiC FET，以防止损坏开关。

        另一种情况是栅极驱动器的输出与其输入信号不匹配；需要立即检测到这种异常情况， 亿配芯城 以便安全地关闭逆变器系统。包含栅极电压监控功能，以检测栅极电压是否与进入输出芯片的输入信号处于同一电平，从而帮助确定通信通道或隔离势垒中是否存在故障。高级保护和诊断的实施有助于提高车辆的安全性和可靠性。为什么 V GTH 监测很重要逆变器系统的目标和要求最终决定了其中设计的诊断和保护措施。将栅极电压阈值 (V GTH ) 监控纳入设计是一项重要的测量，有助于评估电源模块在其整个生命周期内的健康状况。 

        Syed Huzaif Ali 和 Bilal Akin 在他们的论文“分析热应力下的 IGBT V 变化以改进汽车电源转换系统的状态监测”中表明，V 随时间的显着变化是电源开关故障的早期指标。显示的是经受高温功率循环的两个设备。当红色曲线表示的器件经受高温时，它会失效并且阈值电压会急剧上升。虽然这种电压升高是故障事件，但阈值电压随时间的逐渐变化也会导致不希望的开关行为，例如开关损耗增加，这可能表明需要对车辆进行维护。一般而言，V GTH 监控有助于防止灾难性故障。一种监测V GTH的方法德州仪器 (TI) 符合 ISO 26262 标准的 UCC5870-Q1 隔离式栅极驱动器集成了一种新颖的 V GTH 监控功能，栅极驱动器可在其中检查其各自电源开关的健康状况。

        离散实现与相比V GTH 监控功能在上电期间测量功率晶体管的栅极阈值电压。恒流源对功率开关的栅极电容（CG ）充电，导致栅极电压（VG ）逐渐升高。一旦通道开始导通，VG 自然保持在阈值电压 (V GTH ) 电平，并且电源开关处于二极管配置。在消隐时间 (t dVGTHM ) 之后，集成 ADC 对 VG 进行采样并将测量结果存储在寄存器中。微控制器使用此测量来确定电源开关的健康状况。监控 V GTH 有助于确认功率级是否可靠。结论由于汽车电气化对汽车消费者来说相对较新，他们可能担心混合动力或电动汽车是内燃机汽车的安全可靠替代品。包括足够的内部诊断和保护有助于确保车辆适合市场发布和道路部署。

电源模块     集成半导体器件     电源ic网

• 系统
• 逆变器
• 提高
• xEV
• 牵引