作為一家專注于高壓電源管理及控制領(lǐng)域的高性能電子元器件及電源方案的供應(yīng)商，總部位于美國(guó)硅谷的PI公司所推出的集成電路和二極管能夠?yàn)榘ㄒ苿?dòng)設(shè)備、家電、智能電表、LED燈以及工業(yè)應(yīng)用在內(nèi)的的眾多電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)出小巧緊湊的高能效AC-DC電源。尤其是在消費(fèi)電子市場(chǎng)，PI的表現(xiàn)更是有目共睹。
但PI并不故步自封。在日前舉報(bào)的一場(chǎng)媒體會(huì)上，PI資深技術(shù)培訓(xùn)經(jīng)理閻金光告訴記者：“正是因?yàn)楣驹谙M(fèi)電子市場(chǎng)取得了如此驕人的成績(jī)，這就讓公司對(duì)芯片研發(fā)、芯片可靠性以及芯片的供應(yīng)有了充分的信心，而這恰好正是汽車(chē)芯片所必須的。”
基于這樣的深厚積累，PI在看到新能源汽車(chē)芯片市場(chǎng)爆發(fā)的機(jī)遇以后，便迅速轉(zhuǎn)入其中，并推出了極具競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品。
電壓越來(lái)越高的汽車(chē)
在汽車(chē)市場(chǎng)，過(guò)去幾年找不到一個(gè)比“新能源”更熱的關(guān)鍵詞。誠(chéng)然，因?yàn)閷?duì)綠色節(jié)能的要求，電動(dòng)汽車(chē)在過(guò)去幾年飛速發(fā)展，在這個(gè)過(guò)程中，架構(gòu)和技術(shù)不斷更新，如在母線電壓方面，就越來(lái)越高，這主要是為了進(jìn)一步提升電動(dòng)汽車(chē)的體驗(yàn)。
眾所周知，在功率不變的前提下，如果把電壓提升，功率不變的前提下，那么電流就會(huì)降低。將其應(yīng)用到新能源汽車(chē)的電驅(qū)系統(tǒng)里，就會(huì)降低整體系統(tǒng)損耗，提供更高的驅(qū)動(dòng)功率、提高電池組充電速度，還可以降低導(dǎo)線重量，使用更輕更細(xì)的線材。所以行業(yè)就逐漸把新能源汽車(chē)母線電壓抬高。但正如閻金光所說(shuō)，這無(wú)疑又將給汽車(chē)設(shè)計(jì)帶來(lái)新的挑戰(zhàn)，車(chē)用應(yīng)急電源就是其中的一個(gè)。要了解這個(gè)問(wèn)題，我們就要知曉新能源汽車(chē)的供電組成。
據(jù)介紹，在電動(dòng)汽車(chē)的牽引逆變器中，供電分為12V低壓電源和400/800V高壓供電。其中高壓供電送至牽引逆變器，進(jìn)行DC-AC逆變，產(chǎn)生三相交流電，驅(qū)動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)。至于我們這里談的應(yīng)急電源，是遵循ISO 26262對(duì)牽引逆變器的安全要求而做的設(shè)計(jì)。牽引逆變器正常工作時(shí)由12V電池供電，當(dāng)12V電池故障時(shí)，需要由應(yīng)急電源供電，并實(shí)現(xiàn)故障響應(yīng)以確保安全。應(yīng)急電源需要在30-1050V的寬輸入電壓下工作，以滿足主動(dòng)控制和滿電電池以及電機(jī)再生的高電壓。
但正如前文所說(shuō)，隨著母線電壓的提升，應(yīng)用于應(yīng)急電源設(shè)計(jì)的開(kāi)關(guān)管面臨越來(lái)越嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)?！耙环矫妫桨感枰獫M足更高母線電壓的輸入要求；另一方面，還要保證在30v dc電壓的時(shí)候也能夠正常工作，同時(shí)還需要考慮功能性安全?！遍惤鸸飧嬖V記者。
面對(duì)這種趨勢(shì)，PI就推出了其適合于600V - 1200V電動(dòng)汽車(chē)母線系統(tǒng)的新款1.7kV InnoSwitch3-AQ芯片。
高集成度的開(kāi)關(guān)芯片
閻金光表示，PI這款產(chǎn)品是唯一一款通過(guò)AEC-Q100認(rèn)證且高度集成的1.7kV開(kāi)關(guān)IC。
他指出，新添兩款符合AEC-Q100標(biāo)準(zhǔn)、額定電壓為1700V的IC是業(yè)界首款采用碳化硅（SiC）初級(jí)開(kāi)關(guān)MOSFET的汽車(chē)級(jí)開(kāi)關(guān)電源IC。新IC可提供高達(dá)70W的輸出功率，主要用于600V和800V純電池和燃料電池乘用車(chē)，以及電動(dòng)巴士、卡車(chē)和各種工業(yè)電源應(yīng)用。
資料顯示，新IC采用緊湊的InSOP?-24D封裝，使用FluxLink?反饋鏈路，可以為次級(jí)側(cè)控制提供高達(dá)5000伏有效值電壓的加強(qiáng)絕緣。FluxLink技術(shù)可直接檢測(cè)輸出電壓，其優(yōu)勢(shì)在于可提供高精度的控制以及極其快速的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性。在無(wú)需借助外部電路的情況下，電源在30V輸入電壓下即可工作，這對(duì)滿足功能安全的要求至關(guān)重要。其他保護(hù)功能包括輸入欠壓保護(hù)、輸出過(guò)壓保護(hù)和過(guò)流限制。
新器件內(nèi)部還集成同步整流和準(zhǔn)諧振（QR）/CCM反激式控制器，可實(shí)現(xiàn)90%以上的效率，輕松滿足最嚴(yán)格的OEM廠商要求。采用此方案的電源空載功耗可低于15mW，可以降低電池管理系統(tǒng)當(dāng)中電池的自放電。
因?yàn)槠涓叨燃傻脑O(shè)計(jì)，新款I(lǐng)nnoSwitch IC可將電源的元件數(shù)量減少多達(dá)50%，從而節(jié)省大量電路板空間、增強(qiáng)系統(tǒng)可靠性并緩解元器件采購(gòu)所面臨的挑戰(zhàn)。
Power Integrations汽車(chē)業(yè)務(wù)發(fā)展總監(jiān)Peter Vaugha則表示：“800V電池正在成為電動(dòng)汽車(chē)的標(biāo)準(zhǔn)配置。多個(gè)車(chē)輛系統(tǒng)連接到這個(gè)強(qiáng)大的電源，但精巧的電子控制電路只需要幾伏電壓即可進(jìn)行工作和通信。使用InnoSwitch器件的電路可以使用很小的電路板面積，安全地從主母線上汲取少許能量供控制電路使用，而不會(huì)造成能量的浪費(fèi)。最值得一提的是，新器件還可以大幅簡(jiǎn)化主牽引逆變器的應(yīng)急電源的設(shè)計(jì)。應(yīng)急電源需要隨時(shí)準(zhǔn)備著在30V和1000V之間的任何電壓下工作。我們基于SiC的InnoSwitch3-AQ器件可以輕松應(yīng)對(duì)如此廣泛的工作電壓范圍?！?/p>
