轿车行业掀起了一场技能革新：电动轿车 (EV) 和混合动力轿车 (HEV) 正大规划地投产，进入商业化运作。这意味着选用新式结构的轿车正在很多推出。从电子体系的视点来看，迄今为止用于电动轿车 (EV) 和混合动力轿车 (HEV) 的技能首要源自在曩昔数十年间开始是针对工业运用而开发的各种解决计划。因为轿车行业在商业上和技能上都有不同于工业体系的特定要求，因而需求开发专用的解决计划。
考虑到传动体系，特别是逆变器，xEV 的厂商即将应对三大应战：进步能效、下降本钱以及终究满意功用性安全要求。ISO26262 规范的引进推动了对智能型、高性价比电子解决计划的需求。
逆变器电子结构
图 1 代表了与永磁同步电机 (PMSM) 一同用于轿车的牵引逆变器的典型结构。它由三个首要部分构成：
• 低压 (LV) 侧的首要逻辑电路
• 驱动单元
• 与直流链接相连的 IGBT 功率模块。
驱动单元一般由单个 PCB 构成，PCB 的衔接应尽或许接近功率模块以最大程度下降 IGBT 栅极信号通路中的寄生元件的数量。
每个 IGBT 均由栅极驱动器驱动，该驱动器的首要功用为 ：
• 供给低压和高压之间的电绝缘功用。一流的解决计划有赖于感应式、%&&&&&%式阻隔或光学阻隔。
• 驱动 IGBT 栅极以使体系到达最高功率。这意味着器材应能够供给足够大的电流对栅极进行快速充电和放电。为到达这一意图，经常在驱动器和 IGBT 之间设置后驱动单元(或升压单元)。
• 供给根本的维护功用，如欠压确定 (UVLO) 功用或去饱满维护 (DESAT) 功用。
除了上述这些功用，还对栅极驱动器提出了其他要求以到达安全规范。其间一个首要安全要求规则在呈现毛病时体系应能够避免或约束电机在车轮发生剩余的力矩，这样不会呈现司机无法操控车辆的情况。关于非同步电机来说，此类战略(相对)易于布置，这是因为体系的安全情况是经过翻开一切开关完成;IGBT 是常态下处于关断情况的器材，因而安全情况是逆变器的默许情况。
关于永磁同步电机 (PMSM)来说，因为在高转速 (RPM) 下，磁鼓励或许导致过压，因而情况更为杂乱。这会导致逆变器组件受到破坏。 例如根据机械子体系或斩波器的解决计划，数种办法在工业体系中经过运用证明其可行性，然后约束低于逆变器额定值的过压情况。可是，这些支撑体系会发生额定本钱，导致这一解决计划关于车用逆变器而言缺少实践可用性。
抗毛病主动短路 (ASC) 战略的布置能够完成体系的安全方针。该战略保证在每个独自的毛病情况下，逆变器经过短接电机相线可发生 0 矢量(或称为主动短路)。
在这种情况下发生的一般制动转矩不会导致司机无法操控车辆。
为了具有抗毛病的鲁棒性，支撑主动短路 (ASC) 的结构有赖于：
• 冗余电源体系(一般由直流链接供给)，该体系保证驱动板的某些要害功用一直启用然后使 IGBT 保持在翻开的情况。
• 监控 IGBT 的情况以实时查看从主逻辑电路到 IGBT 本身的 PWM 指令是否具有一致性。
• 在运用生命周期中进步体系的可测验性，以盯梢体系的潜在毛病。
分隔施行此类办法不只会明显增加资料清单本钱，并且还会增加驱动板 PCB 的尺度，这在满意轿车内部的空间限制要求上会发生问题。
数字驱动器：必要办法
为优化逆变器结构，应施行两种首要计划：
• 功用集成：每个新一代硅技能都可提高集成等级，意味着分立式功用能够在 ASSP 内集成。在许多轿车体系中均可发现相关的接连集成办法，特别是在传统的 ECU 上。
• 功用叠加：ASC 战略的施行依托逾越电阻隔妨碍传输一系列的信号。因为栅极驱动器现已内置了电阻隔功用，因而是在电阻隔通讯通道中对多个功用进行叠加的抱负挑选。
为完成功用集成与功用叠加，栅极驱动器有必要数字化，至少部分数字化。这个办法能够经过向栅极驱动器增加数字接口完成。至低压首要逻辑电路的通讯链接将用于在体系启动时对器材进行装备，供给每一驱动器在运行期间的情况信息以及触发侵入式体系检测。应留意，通讯链接并不一定要直接操控 IGBT 的开关行为，但能够视为
惯例 PWM 指令的并行通道。鉴于此，规范中速通讯接口，如串联外围设备接口 (SPI)，会是不错的挑选。
三种层级的确诊功用可选用上述方法集成：
• 栅极驱动器层级：监督振荡器、电源、内部数据完整性等。
• 毛病注入层级：注入假定的毛病(如虚拟的 DESAT 事情)，查验体系是否能对此类事情做出正确反响。
• 信号一致性查验层级：经过 SPI 读取栅极驱动器发送和接收到的信号等级。
图3 显现了经优化的逆变器结构。
一些分立式安全功用已散布于体系的各个不同组件上。在驱动器中集成了先进的 IGBT 情况监督器和栅极监督器。这样在逆变器作业过程中能够对 IGBT 情况进行实时监控。例如，经过扩展我们了解的去饱满维护功用，能够对 IGBT 进行监督。
一般 DESAT 维护功用在翻开情况下会对 IGBT 的 Vce 电压进行监督。当逾越电压阈值(一般是 9V)时,在检测到短路情况时，IGBT 会主动关断。DESAT 的扩展功用能够完成对 Vce 电压的继续监控。比较器的成果被继续送往低压侧，信息以数字信号的方式供给给低压逻辑电路。智能型低压逻辑电路接下来能够
将 IGBT 情况与初始的 PWM 指令进行比较。需求运用推迟功用与过滤器以补偿逾越电阻隔妨碍时的 IGBT 开关时刻和传达时刻。
在栅极驱动器内集成数字通讯通道与栅极监督器的长处
