基于MOSFET 的电动汽车电源开关设计

尹百通，龚元明

(上海工程技术大学 机械与汽车工程学院，上海 201620)

0 引言

随着近年来电动汽车的兴起，汽车电子化程度越来越高，传统继电器上电磁干扰与电弧灼烧现象的弊端逐渐显现出来[1]，而MOSFET(场效应管)是多数载流子导电的电压控制器件，具有输入阻抗高、开关速度快、高频性能好等优势[2]，在各类电源开关尤其电动汽车上应用广泛[3]。本文详细介绍开关电源的工作原理和结构组成，其中着重阐述了MOSFET 驱动器与MOSFET 的匹配设计以及驱动器的相关特性，最后，将电源开关放置在不同的电流下进行耐受能力测试。

1 电源开关总体设计与工作原理

电源开关总体可以分为五个模块：电源稳压模块、温度采集模块、光耦隔离模块、MOSFET 驱动器模块及MOSFET 工作模块。

相较于之前的开关电源电路[4]，其突出优势为：(1)MOSFET 选用的是ATOOL66608 型号，具有通大电流、低阻值的显著特点；(2)增加了TC4432 驱动器，可以为MOSFET 提供更高的驱动电流，有效提高开关速度[5-6]；(3)通过光耦隔离的方式，有效减少外界噪声和电磁信号的干扰。

电源开关结构图如图1 所示。

图1 电源开关结构图

电源开关工作原理：(1)首先接入12 V 电压，经电源稳压模块，将电压转换为5 V。(2)5 V 电压经光耦隔离模块以及DC/DC 芯片，将电压升高为9 V 电压，为MOSFET驱动器供电。(3)控制信号通过光耦隔离模块将信号传送到MOSFET 驱动器，从而控制MOSFET 的快速通断[7]。

2 电源开关硬件设计

电源开关的主要模块由电源稳压模块、温度采集模块、光耦隔离模块、MOSFET 驱动器模块、MOSFET 工作模块这五部分组成。……