得益于電池技術(shù)的不斷進(jìn)步以及整車系統(tǒng)優(yōu)化和智能化控制，如今電動汽車的行駛里程已經(jīng)有了十足的提升，目前純電動汽車最多可以跑大約700公里（部分車型配置甚至更高），但充電畢竟不像加油那么“痛快”，相關(guān)企業(yè)在延長行駛里程方面的努力不曾停止。
在電動汽車中，牽引逆變器（Traction Inverter）是電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)中的一個重要組成部分，通常會裝在車尾，它通過將電池的直流電轉(zhuǎn)換為交流電、控制電機的輸出、對整車系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化等方式，實現(xiàn)電動汽車的驅(qū)動和系統(tǒng)優(yōu)化。牽引逆變器的效率和性能直接影響電動汽車單次充電后的行駛里程。
在電動汽車高電壓電源轉(zhuǎn)換以及電驅(qū)動設(shè)計中，設(shè)計者常常面臨四大挑戰(zhàn)：第一，設(shè)計更高效的牽引逆變器；第二，提高功率密度；第三，設(shè)計高可靠性的系統(tǒng)；第四，降低系統(tǒng)復(fù)雜度。
“UCC5880-Q1增強型隔離柵極驅(qū)動器 可以解決以上四個挑戰(zhàn)?！?a class="innerlink" href="http://theprogrammingfactory.com/tags/德州儀器" target="_blank">德州儀器混動汽車/電動汽車部門總經(jīng)理吳萬邦 (Mark Ng)表示，“使用 UCC5880-Q1 的可調(diào)驅(qū)動技術(shù)，設(shè)計人員可以根據(jù)工況提高牽引逆變器的整體效率；產(chǎn)品的高集成度還可以幫助客戶降低設(shè)計復(fù)雜度，并提高系統(tǒng)功率密度。同時，芯片符合功能安全 ASIL-D 設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，可以很大地提升系統(tǒng)的可靠性?！?/p>
（圖源：TI公司）
更大限度地延長電動汽車行駛里程
對設(shè)計人員來說，牽引逆變器需要有更大的功率，還需要實現(xiàn)安全、可靠和高效。市面上，牽引逆變器產(chǎn)品的效率已經(jīng)達(dá)到了 90% 以上，繼續(xù)優(yōu)化是比較困難的，因為更高壓的設(shè)計需求和新半導(dǎo)體器件的使用，會帶來產(chǎn)品結(jié)構(gòu)更迭和散熱限制等挑戰(zhàn)。據(jù)吳萬邦介紹，使用德州儀器的器件優(yōu)化系統(tǒng)后，預(yù)估牽引逆變器的運行效率可以提升約 2%。
UCC5880-Q1 是一款最大 20A 的 SiC ，具有多種保護(hù)功能，適用于汽車應(yīng)用中的牽引逆變器。其柵極驅(qū)動強度介于 5A 至 20A 之間，并且可通過一個 4MHz 雙向串行外設(shè)接口SPI總線或三個數(shù)字輸入引腳進(jìn)行調(diào)整。圖 4 展示了實現(xiàn)可變柵極驅(qū)動強度的雙分離輸出的實現(xiàn)方案。
UCC5880-Q1 的雙路輸出分離柵極驅(qū)動結(jié)構(gòu)（圖源：TI公司）
通過以 20 A 到 5 A 的幅度實時改變柵極驅(qū)動強度，設(shè)計人員可以使用 UCC5880-Q1 柵極驅(qū)動器更大限度地減少 SiC 開關(guān)功率損耗，將系統(tǒng)效率提高多達(dá) 2%，從而將每次電動汽車充電后的行駛里程延長多達(dá) 11公里。對于每周為車輛充電三次的電動汽車用戶來說，年行駛里程可延長 1 600 多公里。
此外，UCC5880-Q1還符合 ISO 26262 功能安全設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，可以支持設(shè)計人員更快速、更安全、更高效地設(shè)計牽引逆變器系統(tǒng)。
目前汽車級UCC5880-Q1 現(xiàn)支持預(yù)量產(chǎn)，芯片采用 10.5mm x 7.5mm 32 引腳 Shrink Small-Outline Package (SSOP) 封裝，TI官網(wǎng)還提供技術(shù)文章并可申請評估板。
據(jù)悉，UCC5880-Q1現(xiàn)已有合作的項目是全球頭部的車廠和 Tier1，國內(nèi)也有客戶已經(jīng)開展合作，項目落實會在芯片正式量產(chǎn)之后。
面向系統(tǒng)提供整體解決方案
針對牽引逆變器趨勢，TI可以面向系統(tǒng)提供整體的解決方案。除了隔離式柵極驅(qū)動器，還包括 ASIL-D 的 MCU、C2000? 實時控制器、反激式控制器；針對分布式輔電等未來趨勢，TI還有全集成式的輔助供電模塊、隔離電壓/電流檢測采樣、隔離電源檢測等。
面向整個系統(tǒng)引領(lǐng)市場的創(chuàng)新型 IP 開發(fā)（圖源：TI公司）
吳萬邦表示，TI 不只提供芯片級解決方案，還提供整套系統(tǒng)解決方案。TI和碳化硅模塊供應(yīng)商 Wolfspeed 一起合作設(shè)計了一個800V/300kW的碳化硅牽引逆變器參考設(shè)計。除了原理圖和 PCB 布線，TI還提供實物可供客戶評估。這套系統(tǒng)的很多功能，包括柵極驅(qū)動、輔助供電、隔離供電、MCU，都是使用 TI 的芯片方案來完成設(shè)計的。
800V/300kW SiC 電動汽車牽引逆變器參考設(shè)計（圖源：TI公司）
投資高壓電源技術(shù)
TI 同時也在投資高壓電源技術(shù)。在電動汽車中，高電壓技術(shù)不只會用在牽引逆變器中，還會用在車載充電器 OBC 和高壓轉(zhuǎn)低壓的 DC/DC 中。該技術(shù)涵蓋氮化鎵、隔離式柵極驅(qū)動器、輔助電源模塊、C2000 實時控制器四類產(chǎn)品。
TI 正在投資研發(fā)高電壓電源轉(zhuǎn)換技術(shù)（圖源：TI公司）
TI 在高壓技術(shù)領(lǐng)域有三個目標(biāo)。第一，通過半導(dǎo)體器件的創(chuàng)新，幫助用戶更大限度地減少開關(guān)損耗；第二，通過小體積設(shè)計，包括簡化外圍器件，幫助用戶提高功率密度；第三，通過技術(shù)創(chuàng)新，更大限度提高功率管的開關(guān)速度，并增強驅(qū)動強度。
吳萬邦透露，TI 在高壓半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域的投入非常大。TI內(nèi)部有一條很大高壓技術(shù)產(chǎn)品線。TI的高壓技術(shù)不僅應(yīng)用在汽車中，還應(yīng)用在很多工業(yè)領(lǐng)域的設(shè)計中，包括高壓伺服和大功率逆變器。未來，TI會持續(xù)投入高壓技術(shù)，在隔離、驅(qū)動等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品拓展。