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电动新能源汽车与传统汽车相比，电动汽车搭载可拆卸的电化学机电能源，其引力由电机提供。电动轿车驱动器一般使用1200V的IGBT模块。电动汽车用IGBT模块比普通工业用IGBT模快要求更高，前者的热循环能力和功率循环能力是后者的十倍以上，热阻特性也有特殊的要求。

IGBT驱动电路的作用是驱动IGBT模块以让其能正常工作，同时对IGBT模块进行保护。IGBT是电路的核心器件，它可在高压下导通，并在大电流下关断，IGBT能否正确可靠地应用起着至关重要的作用。驱动电路就是将控制电路输出的PWM信号进行功率放大，以满足驱动IGBT的要求，驱动电路设计的是否合理直接关系到IGBT的安全、可靠使用。常用的驱动隔离方式包括：电平转换、光电耦合隔离、光纤隔离和脉冲变压器隔离等。但对于1200V的大功率车规IGBT都不太适用。大功率车规IGBT功率密度和集成度更高，因此在安全工作区、循环能力和使用寿命等性能方面有更高的要求。因此，隔离方式的设计直接关系到IGBT驱动器的可靠性。

磁隔离具有信号传递速度快、共模抑制能力强、不易老化等优势，不仅能够传递信号，也能传递量。在驱动电路中常用到的是磁隔离器，其原理是当一侧次线圈中输入脉冲信号，根据电磁感应定律，一次侧线圈周围的磁场强度发生变化，使二次侧线圈的磁场强度随之改变，进而二次侧会根据线圈的匝数比产生与输入信号周期和频率相同的脉冲信号。

通过磁隔离的方式研发一款能工作在高压大功率和抗干扰强能力强且成本低、可靠性高、传输延时低等优点的驱动电路，并针对驱动电路工作中可能出现的故障设计了一系列的保护电路，此外，还在驱动电路中配置了基于有源钳位的过压保护、V_CE监测保护、驱动电源欠压及模块的过温保护电路，并在分析变压器分布参数影响的基础上对隔离的DC/DC电源进行设计。

以磁隔离为主要隔离方式的驱动电路进行设计，建立信号变压器的等效模型，针对驱动信号的调制解调，使用同步脉冲群调制解调的思路，使驱动信号的占空比能在10%～90%之间任意切换，同时避免了传统隔离方式需要面对的老化问题，增加了IGBT在高频工作下的抗干扰能力，增大电压耐量，降低成本，提升可靠性与安全性。在此基础上设计了故障反馈电路，能使故障返回信号和驱动信号共享同一路信号变压器。到达延时时间短，信号复原程度高。

需解决的主要技术难题

车用1200V磁隔离IGBT驱动IC需要解决的主要技术难题包括：

1. 高电压隔离：由于车用电池电压通常较高，达到数百伏或更高，因此需要实现高电压的隔离，以确保驱动IC与车辆电池之间的安全隔离。

2. 快速开关速度：车辆驱动系统的要求非常高，需要快速的开关速度来控制电机的转速和扭矩。因此，磁隔离IGBT驱动IC需要具备快速的开关速度和响应能力。

3. 高温工作能力：车辆驱动系统通常在高温环境下运行，因此磁隔离IGBT驱动IC需要具备高温工作能力，以确保在高温条件下的可靠性和稳定性。

4. 电磁兼容性：电动车辆驱动系统中存在大量的高频噪声和干扰，因此磁隔离IGBT驱动IC需要具备良好的电磁兼容性，以避免对其他电子设备的干扰和受到干扰。

5. 故障保护和安全性：车辆驱动系统需要具备故障保护和安全性功能，以确保在发生故障或异常情况下能够及时检测和响应，以保护电动车辆和乘客的安全。

6. 尺寸和成本：车辆驱动系统的空间和成本通常较为有限，因此磁隔离IGBT驱动IC需要具备较小的尺寸和较低的成本，以满足车辆驱动系统的需求。

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期望实现的主要技术目标

磁隔离方式可以增大电压耐量，降低成本，且可靠性与安全性得到了提升，一方面，这种设计可以提高开关频率，另一方面也避免了传统隔离方式需要面对的老化问题。本项目以磁隔离为主要隔离方式的驱动电路进行设计，建立信号变压器的等效模型，针对驱动信号的调制解调，使用同步脉冲群调制解调的思路，使驱动信号的占空比能在10%～90%之间任意切换，同时增加了IGBT在高频工作下的抗干扰能力，在此基础上设计了故障反馈电路，能使故障返回信号和驱动信号共享同一路信号变压器。到达延时时间短，信号复原程度高。

隔离驱动IC，作为IGBT模块的核心，特别是大功率1200V及以上的隔离IGBT驱动IC技术，其技术主要掌握在西方德美日等发达国家企业手中，对我国相关下游应用企业具有随时断供的危险。本项目的完成能为大功率IGBT模块的隔离驱动提供解决方案，国产大功率IGBT模块目前安全可靠性的关键在于卡脖子的隔离驱动IC，要实现大功率IGBT模块的完全国产替代，要同时解决隔离驱动IC的技术问题。本项目主要针对1200V车用隔离驱动IC的研发，能实现完全的国产化替代及产业化，具有很高的社会与经济价值。

磁隔离驱动电路中，初级信号经过调制后通过变压器隔离，在次级解调作为门极的驱动信号，当次级检测到故障时驱动电路停止工作，若将故障信号传递给初级，则另需设计磁隔离的反馈电路，为此这里提出一种通过单个脉冲变压器进行初级脉宽调制(PWM)信号和次级故障反馈信号的双向传输，减小了驱动电路的印制电路板布线面积和信号传输过程中的能量损耗，同时加强了驱动电路的抗干扰能力。该磁隔离驱动电路经IGBT驱动实验验证其可靠性，驱动电路中部分关键功能可实现集成电路化，缩小体积。

本项目符合国家、重庆市以及相关行业的发展和产业政策的要求，项目成功后将解决国外技术垄断，实现大功率车规IGBT磁隔离技术的突破，大功率车规IGBT的运行可靠性与稳定性将有质的飞跃，对提升我国大功率车规IGBT的制造技术水平具有重要意义。本项目符合国家和重庆市的产业政策，对满足大功率车规IGBT自主化生产具有重要战略意义；项目实施有利于增强我国大功率车规IGBT高端产品的核心竞争力。

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