如今，越來越多的電動(dòng)汽車會(huì)采用更高的母線電壓，據(jù)了解已有50%以上的新車使用了900V母線電壓，預(yù)測(cè)未來的發(fā)展趨勢(shì)可達(dá)1000-1200V。那么，為什么要把母線電壓越做越高呢？眾所周知，在相同功率的情況下，母線電壓越高，電流便會(huì)越小，這樣一來與電流相關(guān)的損耗自然會(huì)降低，同時(shí)電流也可以采用更細(xì)的導(dǎo)線，從而整車的重量和體積就會(huì)得到下降，對(duì)延長(zhǎng)汽車?yán)锍唐鸬搅酥陵P(guān)重要的作用。與400V母線系統(tǒng)相比，所產(chǎn)生的熱量損失為五分之一，不但大大提升了電動(dòng)汽車的效率，同時(shí)加快了充電的速度。

更高母線電壓需求對(duì)應(yīng)急電源的要求

這種發(fā)展趨勢(shì)就要求應(yīng)急電源方案要滿足不斷增長(zhǎng)的母線電壓的需求。應(yīng)急電源在輔助電池失效的情況下，為車輛安全轉(zhuǎn)向和減速提供動(dòng)力，保證著車輛安全行駛。在應(yīng)急電源設(shè)計(jì)中，不僅要適應(yīng)更高的母線電壓，同時(shí)還要在30V以下仍然保證足夠的功率提供給控制電路部分，這也是汽車功能安全指示的要求。

1700V 碳化硅初級(jí)開關(guān)IC助力應(yīng)急電源面對(duì)的挑戰(zhàn)

Power Integrations作為電源行業(yè)的領(lǐng)軍廠商，不斷向市場(chǎng)提供先進(jìn)的方案和高品質(zhì)的產(chǎn)品，近年來更是從消費(fèi)類進(jìn)軍汽車領(lǐng)域。兩年前該公司推出了第一款反激式開關(guān)芯片InnoSwitch3-AQ，支持400V或800V的母線供電，隨著市場(chǎng)對(duì)更高母線電壓的需求，InnoSwitch3-AQ家族也在逐漸壯大。這不，又一款新產(chǎn)品發(fā)布。值得一提的是，該產(chǎn)品是業(yè)界目前唯一一款內(nèi)部集成1700V 碳化硅初級(jí)開關(guān) MOSFET的汽車級(jí)高壓開關(guān)電源IC。可提供高達(dá)70W的輸出功率，采用緊湊的InSOP?-24D封裝，內(nèi)部集成高壓開關(guān)、QR/CCM反激控制器、同步整流、加強(qiáng)絕緣反饋電路。主要用于600V和800V純電池和燃料電池乘用車，以及電動(dòng)巴士、卡車和各種工業(yè)電源應(yīng)用。

與PSR 初級(jí)則方案相比優(yōu)勢(shì)何在？

毫不夸張的講，市場(chǎng)對(duì)該新方案的反饋可以用相見恨晚來形容。這是因?yàn)閭鹘y(tǒng)的方案設(shè)計(jì)多數(shù)采用PSR 初級(jí)則的穩(wěn)壓檢測(cè)方案，所帶來的結(jié)果是輸出電壓不夠恒定，尤其是在輕負(fù)載的情況下，電壓會(huì)更高。為了改進(jìn)這種弊端，通常會(huì)在設(shè)計(jì)時(shí)多加一組DC-DC變換器。這樣一來，該電源中就會(huì)有兩級(jí)設(shè)計(jì)--AC-DC和DC-DC，不僅增加了元器件數(shù)目，效率也得不到提升。而新款I(lǐng)nnoSwitch3-AQ采用次級(jí)控制方案，節(jié)省DC-DC電路,調(diào)整率小于±2%的精度。延續(xù)PI的高速FluxLink磁感耦合通信鏈路技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)快速的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，無論在空載或滿載情況下輸出精度都非常高。元器件的數(shù)量總體可縮減約50%,大大提高汽車的安全性，可靠性。由于元器件的減少?gòu)亩涌煺J(rèn)證的時(shí)間，降低系統(tǒng)成本。同時(shí)支持1200V母線電壓。與該公司上一代InnoSwitch3-AQ產(chǎn)品相比，采用1700V耐壓，無需StackFET電路架構(gòu)，使得元器件進(jìn)一步減少。該方案可實(shí)現(xiàn)大于90%的效率，減少內(nèi)部發(fā)熱，無需散熱片，在不同負(fù)載下保持效率恒定，可在整個(gè)輸入電壓范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)小于15 mW的空載能耗，大大延長(zhǎng)電池的使用壽命。

參考設(shè)計(jì)

PI還推出以下兩款不同功率的1700V InnoSwitch3-AQ的參考設(shè)計(jì)，左圖DER-913Q - INN3947CQ，功率35W，24V輸出，40V至1000V輸入。右圖RDK-919Q - INN3949CQ支持60W，24V輸出，50V至1000V輸入。下圖可見DER-913Q - INN3947CQ采用扁平式變壓器設(shè)計(jì)，傳統(tǒng)的分立方案，功率元器件會(huì)放置在初級(jí)則，而PI將芯片跨越在初級(jí)和次級(jí)則之間，甚至有些客戶還可以將該芯片放在變壓器下面，如此大大減小PCB面積，可以做更高功率密度的牽引逆變器設(shè)計(jì)，使得元器件從100多個(gè)減少到約40個(gè)，極大地減化了汽車應(yīng)急電源的設(shè)計(jì)。所帶來的好處是，使汽車重量的減輕，成本的節(jié)省，巡航能力的增加等。

至今為止InnoSwitch3-AQ產(chǎn)品系列已涵蓋電動(dòng)汽車所有的工作電壓，新方案推出兩款型號(hào)INN3947CQ 、INN3949CQ，分別提供50W和70W的輸出功率。汽車的安全性、可靠性與人的生命息息相關(guān)，汽車中的每個(gè)器件都需要符合車規(guī)級(jí)認(rèn)證，PI作為電源行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)廠商，近年來更是從消費(fèi)類進(jìn)軍到汽車領(lǐng)域，不斷推出車規(guī)級(jí)產(chǎn)品可廣泛應(yīng)用于主高壓DC-DC轉(zhuǎn)換器、牽引逆變器、電池管理系統(tǒng)等。該業(yè)界首款內(nèi)部集成1700V 碳化硅初級(jí)開關(guān) MOSFET的汽車級(jí)高壓開關(guān)電源IC的推出，更可謂是PI在汽車領(lǐng)域如虎添翼。