PI发力汽车芯片市场
2022-02-20
14:01:01
来源: 半导体行业观察
作为一家专注于高压电源管理及控制领域的高性能电子元器件及电源方案的供应商，总部位于美国硅谷的PI公司所推出的集成电路和二极管能够为包括移动设备、家电、智能电表、LED灯以及工业应用在内的的众多电子产品设计出小巧紧凑的高能效AC-DC电源。尤其是在消费电子市场，PI的表现更是有目共睹。
但PI并不故步自封。在日前举报的一场媒体会上，PI资深技术培训经理阎金光告诉记者：“正是因为公司在消费电子市场取得了如此骄人的成绩，这就让公司对芯片研发、芯片可靠性以及芯片的供应有了充分的信心，而这恰好正是汽车芯片所必须的。”
基于这样的深厚积累，PI在看到新能源汽车芯片市场爆发的机遇以后，便迅速转入其中，并推出了极具竞争力的产品。
在汽车市场，过去几年找不到一个比“新能源”更热的关键词。诚然，因为对绿色节能的要求，电动汽车在过去几年飞速发展，在这个过程中，架构和技术不断更新，如在母线电压方面，就越来越高，这主要是为了进一步提升电动汽车的体验。
众所周知，在功率不变的前提下，如果把电压提升，功率不变的前提下，那么电流就会降低。将其应用到新能源汽车的电驱系统里，就会降低整体系统损耗，提供更高的驱动功率、提高电池组充电速度，还可以降低导线重量，使用更轻更细的线材。所以行业就逐渐把新能源汽车母线电压抬高。但正如阎金光所说，这无疑又将给汽车设计带来新的挑战，车用应急电源就是其中的一个。要了解这个问题，我们就要知晓新能源汽车的供电组成。
据介绍，在电动汽车的牵引逆变器中，供电分为12V低压电源和400/800V高压供电。其中高压供电送至牵引逆变器，进行DC-AC逆变，产生三相交流电，驱动电机旋转。至于我们这里谈的应急电源，是遵循ISO 26262对牵引逆变器的安全要求而做的设计。牵引逆变器正常工作时由12V电池供电，当12V电池故障时，需要由应急电源供电，并实现故障响应以确保安全。应急电源需要在30-1050V的宽输入电压下工作，以满足主动控制和满电电池以及电机再生的高电压。
但正如前文所说，随着母线电压的提升，应用于应急电源设计的开关管面临越来越严峻的挑战。“一方面，方案需要满足更高母线电压的输入要求；另一方面，还要保证在30v dc电压的时候也能够正常工作，同时还需要考虑功能性安全。”阎金光告诉记者。
面对这种趋势，PI就推出了其适合于600V - 1200V电动汽车母线系统的新款1.7kV InnoSwitch3-AQ芯片。
阎金光表示，PI这款产品是唯一一款通过AEC-Q100认证且高度集成的1.7kV开关IC。
他指出，新添两款符合AEC-Q100标准、额定电压为1700V的IC是业界首款采用碳化硅(SiC)初级开关MOSFET的汽车级开关电源IC。新IC可提供高达70W的输出功率，主要用于600V和800V纯电池和燃料电池乘用车，以及电动巴士、卡车和各种工业电源应用。
资料显示，新IC采用紧凑的InSOP™-24D封装，使用FluxLink™反馈链路，可以为次级侧控制提供高达5000伏有效值电压的加强绝缘。FluxLink技术可直接检测输出电压，其优势在于可提供高精度的控制以及极其快速的动态响应特性。在无需借助外部电路的情况下，电源在30V输入电压下即可工作，这对满足功能安全的要求至关重要。其他保护功能包括输入欠压保护、输出过压保护和过流限制。
新器件内部还集成同步整流和准谐振(QR)/CCM反激式控制器，可实现90%以上的效率，轻松满足最严格的OEM厂商要求。采用此方案的电源空载功耗可低于15mW，可以降低电池管理系统当中电池的自放电。
因为其高度集成的设计，新款InnoSwitch IC可将电源的元件数量减少多达50%，从而节省大量电路板空间、增强系统可靠性并缓解元器件采购所面临的挑战。
Power Integrations汽车业务发展总监Peter Vaugha则表示：“800V电池正在成为电动汽车的标准配置。多个车辆系统连接到这个强大的电源，但精巧的电子控制电路只需要几伏电压即可进行工作和通信。使用InnoSwitch器件的电路可以使用很小的电路板面积，安全地从主母线上汲取少许能量供控制电路使用，而不会造成能量的浪费。最值得一提的是，新器件还可以大幅简化主牵引逆变器的应急电源的设计。应急电源需要随时准备着在30V和1000V之间的任何电压下工作。我们基于SiC的InnoSwitch3-AQ器件可以轻松应对如此广泛的工作电压范围。”
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