Der 800-V-Trennschalter auf Halbleiterbasis soll herkömmliche mechanische Relais ersetzen. Er hat eine maximale Abschaltleistung von 40 kW.
Die Halbleiterlösung ist zurücksetzbar und verlustarm. Der HV-Schalter kommt auf der Hochvoltseite (400 V, 800 V) in Elektrofahrzeugen zum Einsatz und soll Nebenaggregate sicher und eindeutig vom Rest der elektrischen Fahrzeugarchitektur trennen um damit größere Schäden zu vermeiden.
Schaltungstechnisch besteht der HV-Trennschalter aus einer isolierten 800-V-Leistungsstufe mit einer 12-V-Mess- und Auswerteelektronik und einem Aurix TC375 Lite Kit von Infineon. Realisiert wird das Konzept des HV-Trennschalters in der Schaltstufef mit SiC-Leistungshalbleitern von Rohm, einer galvanischen Trennung der Messkanäle, präzisen Shunts, aktuellen Optokopplern und Schutzbauteilen von Vishay. Dazu kommt die Ansteuerung über einen Aurix-Mikrocontroller der zweiten Generation von Infineon.
Mit den 1200-V-SiC-MOSFETs der vierten Generation im SMD-Gehäue und einer genau abgestimmten Ansteuerung über einen SiC-Gatetreiber ist der HV-Trennschalter in der Lage, Leistungen bis zu 40 kW zu schalten. Die dabei entstehende Verlustleistung erreich ca. 16 W. Die dadurch entstehende Wärme lässt sich bei Raumtemperatur passiv ableiten. Der Trennschalter verfügt über einen Vorladepfad, mit dem kapazitive Lasten über einen SiC-MOSFET, in Reihe geschaltete Vorladewiderstände und zwei implementierten Pre-Charge-Modi (13 ms bzw. 130 ms) vorgeladen werden können. Damit wird ein möglicher Überstrom beim Einschalten verhindert.
Die Ansteuerung der Haupt-MOSFETs ist über einen galvanisch getrennten SiC-Treiber realisiert, welcher über einen Polymer-Tantal-Kondensator (T51-Serie von Vishay) gepuffert wird. Der Vorlade-MOSFET wird über einen galvanisch-getrennten Optokoppler mit Phototransistorausgang (VOMA617A) angesteuert. Der maximale Laststrom
des Trennschalters lässt sich entweder über den Microcontroller oder im Stand Alone-Betrieb individuell über ein Potentiometer eingestellen.
