牵引驱动是几乎所有电动汽车（EV）能量被利用的地方。因此，驱动系统必须以尽可能高的效率运行，同时以最小的重量占用尽可能小的空间——所有这些都是为了最大限度地提高电动汽车的续航里程。通过使用双驱动器来增强牵引力以及使用800 V架构来降低损耗，该行业需要能够以更小的尺寸增加输出功率的逆变器，以提供远远超过IGBT等硅（Si）技术能力的功率密度。

　　最新一代的碳化硅（SiC）功率模块旨在以更低的损耗、更高的功率密度和更小的尺寸满足这些需求。

　　本文介绍了CRD600DA12E-XM3三相双逆变器参考设计，并揭示了其组件（包括CAB450M12XM3电源模块和CGD12HBXMP栅极驱动器）以及其他关键技术如何组合在一个旨在实现下一代电动汽车牵引的解决方案中。

　　在设计系统时，需要考虑五个关键点：

　　使用碳化硅（SiC）技术可实现高功率密度。虽然碳化硅（SiC）可实现更高的工作温度，但实现的高功率密度需要使用先进的散热技术。

　　快速的开关速度使系统更容易出现杂散电感引起的过冲和振铃;因此，需要降低母线结构的杂散电感。

　　这种担忧还要求低电感、高纹波额定电容，同时注意减小尺寸。

　　栅极驱动器电路必须具有足够的驱动强度，以维持碳化硅（SiC）技术要求和启用的开关速度。

　　整体功率密度应显著提高，以满足最终应用要求。

　　由于转换器模块中的碳化硅（SiC）MOSFET具有高功率性能，因此驱动器必须具有足够的驱动强度（峰值输出电流额定值，或用于打开和关闭器件的电流）以维持快速开关速度。建议使用>10A额定电流以确保高边沿速率。Wolfspeed的CGD12HBXMP栅极驱动器可提供。

　　双通道栅极驱动器具有过流和反极性保护，并具有板载2W隔离电源，以支持80kHz开关频率。其用户可配置的导通和关断栅极电阻可实现开关损耗优化。

　　控制器

　　该系统中控制器板的处理器选择需要基于以下考虑因素：

　　它应该有足够的处理“马力”来对所有输入进行采样并做出控制决策。

　　它应该具有足够高的ADC计数，以便能够测量所有必需的系统状态，以进行适当的控制和监控。

　　它应该具有快速的硬件中断来响应故障条件。

　　它必须支持对正常运行至关重要的基于标准的通信。

　　因此，该系统的控制器板使用德州仪器的双核浮点200MHz 32位DSP。DSP具有足够的ADC输入来测量电流、电压和温度，并提供通信支持，包括隔离式CAN。

　　碳化硅（SiC）逆变器中典型的高dV/dt速率会在敏感的低压信号（例如来自电流传感器的信号）上产生噪声。电流传感器与开关节点的距离使其更容易受到影响。传感器和控制器之间的布线也是如此，当噪声在系统周围布线时，它可以拾取噪声。

　　传感器只需要一个层压的U形磁屏蔽，就可以防止外部磁场并使磁场均匀化。PCB中的接地层阻止了从母线到传感器的电容耦合。差分信号的使用显著降低了开关辐射噪声的影响。此外，在传感器板和控制器之间使用屏蔽双绞线CAT6电缆可确保差分对的两个信号上的任何噪声都是共模的。

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