本应用笔记将讨论带启动发电机的 42 V 系统，该系统应用于为高功耗负载供电。它还将解决该系统的紧凑型电源部分以及附加组件。沟槽功率MOSFET和ISOPLUS封装技术的引入让位于汽车行业的电力电子。
    与传统的 12 V 系统相比，新型 42 V 电源可以更经济地提供汽车中不断增加的电力消耗。本文介绍了目前正在开发的 42 V 系统的一个关键组件：由电力电子设备控制的启动发电机。
    带启动发电机的 42 V 系统
    42V系统应用于为高功耗负载供电，例如电动助力转向装置、内燃机的电动阀门执行器或催化剂的加热器。与传统的 12 V 相比??，更高的系统电压有助于降低电流水平，从而节省用于布线的铜和用于开关的硅。它将导致汽车电气网络架构的一些变化。一项重大创新是将以前的直流起动机和以前的交流电机相结合，在运行的内燃机的整个速度范围内与其连接。启动发电机有几种可能的布置：
    皮带驱动起动发电机用异步电机代替传统发电机并辅以动力部分，同时省略了传统起动机。这个版本最初可能会引起人们的兴趣，因为它不需要对底层的安排进行重大改变。然而，其使用受到皮带传动能力的限制，皮带传动不允许启动高扭矩的大型内燃机，并限制了产生的电力。
    同步或异步交流电机可以取代内燃机和离合器之间曲轴上的飞轮，如图 1 所示。操作基本上与皮带相同 - 电机产生的任何扭矩都将直接施加到曲轴上。
    启动大容量冷内燃机所需的扭矩相当大，这对交流电机和电流能力或电力电子设备提出了很高的要求。
    减少这些要求的一种方法是在内燃机和起动发电机之间引入第二个离合器。在电机操作中，后者将在两个离合器都打开的情况下加速飞轮；为了启动内燃机，曲轴方向的离合器将关闭，施加的扭矩脉冲使曲轴开始运动。
  

   电源部分

    图 2 和图 3 提出了两种不同的方法来实现启动发电机的极其紧凑的功率部分。两种方法都使用 IXYS 专有的 ISOPLUS 技术制造的组件。这些组件通过多个弹簧夹以机械方式固定并压在水冷散热器上。它们的引线被焊接或焊接到 PCB 样板中的导体上。该电源的基本额定值适合通过 42 V 系统为典型的中型启动发电机供电。

     

图 2 每个相脚具有 FMM150-0075P 型 ISOPLUS i4 封装中四个并联沟槽 MOSFET 封装的电源部分的机械设置和电路图

       

图 3 具有四个并联沟槽 MOSFET 单开关（每个开关采用 IXUC160N075 型 ISOPLUS 220 封装）的电源部分的机械设置和电路图

    所描述的紧凑型电源部分配备了附加组件，例如直流链路中的电容器、一些传感器和控制器，将被封装并放置在所提供的启动发电机交流电机附近。因此，沟槽功率 MOSFET 芯片技术与 ISOPLUS 封装技术相结合，支持在汽车控制单元中引入电力电子技术。作为引入汽车 42 V 系统的先决条件，可以通过这种方式克服迄今为止仅限于较低功率水平的限制。