相見恨晚？汽車制造商對PI的1700V 碳化硅開關方案贊不絕口
如今，越來越多的電動汽車會采用更高的母線電壓，據了解已有50%以上的新車使用了900V母線電壓，預測未來的發展趨勢可達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，電流便會越小，這樣一來與電流相關的損耗自然會降低，同時電流也可以采用更細的導線，從而整車的重量和體積就會得到下降，對延長汽車里程起到了至關重要的作用。與400V母線系統相比，所產生的熱量損失為五分之一，不但大大提升了電動汽車的效率，同時加快了充電的速度。
更高母線電壓需求對應急電源的要求
這種發展趨勢就要求應急電源方案要滿足不斷增長的母線電壓的需求。應急電源在輔助電池失效的情況下，為車輛安全轉向和減速提供動力，保證著車輛安全行駛。在應急電源設計中，不僅要適應更高的母線電壓，同時還要在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 碳化硅初級開關IC助力應急電源面對的挑戰
Power Integrations作為電源行業的領軍廠商，不斷向市場提供先進的方案和高品質的產品，近年來更是從消費類進軍汽車領域。兩年前該公司推出了第一款反激式開關芯片InnoSwitch3-AQ，支持400V或800V的母線供電，隨著市場對更高母線電壓的需求，InnoSwitch3-AQ家族也在逐漸壯大。這不，又一款新產品發布。值得一提的是，該產品是業界目前唯一一款內部集成1700V 碳化硅初級開關 MOSFET的汽車級高壓開關電源IC。可提供高達70W的輸出功率，采用緊湊的InSOP?-24D封裝，內部集成高壓開關、QR/CCM反激控制器、同步整流、加強絕緣反饋電路。主要用于600V和800V純電池和燃料電池乘用車，以及電動巴士、卡車和各種工業電源應用。
與PSR 初級則方案相比優勢何在？
毫不夸張的講，市場對該新方案的反饋可以用相見恨晚來形容。這是因為傳統的方案設計多數采用PSR 初級則的穩壓檢測方案，所帶來的結果是輸出電壓不夠恒定，尤其是在輕負載的情況下，電壓會更高。為了改進這種弊端，通常會在設計時多加一組DC-DC變換器。這樣一來，該電源中就會有兩級設計--AC-DC和DC-DC，不僅增加了元器件數目，效率也得不到提升。而新款InnoSwitch3-AQ采用次級控制方案，節省DC-DC電路,調整率小于±2%的精度。延續PI的高速FluxLink磁感耦合通信鏈路技術，可以實現快速的動態響應，無論在空載或滿載情況下輸出精度都非常高。元器件的數量總體可縮減約50%,大大提高汽車的安全性，可靠性。由于元器件的減少從而加快認證的時間，降低系統成本。同時支持1200V母線電壓。與該公司上一代InnoSwitch3-AQ產品相比，采用1700V耐壓，無需StackFET電路架構，使得元器件進一步減少。該方案可實現大于90%的效率，減少內部發熱，無需散熱片，在不同負載下保持效率恒定，可在整個輸入電壓范圍內實現小于15 mW的空載能耗，大大延長電池的使用壽命。
參考設計
PI還推出以下兩款不同功率的1700V InnoSwitch3-AQ的參考設計，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計，傳統的分立方案，功率元器件會放置在初級則，而PI將芯片跨越在初級和次級則之間，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計，使得元器件從100多個減少到約40個，極大地減化了汽車應急電源的設計。所帶來的好處是，使汽車重量的減輕，成本的節省，巡航能力的增加等。
至今為止InnoSwitch3-AQ產品系列已涵蓋電動汽車所有的工作電壓，新方案推出兩款型號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，汽車中的每個器件都需要符合車規級認證，PI作為電源行業的領導廠商，近年來更是從消費類進軍到汽車領域，不斷推出車規級產品可廣泛應用于主高壓DC-DC轉換器、牽引逆變器、電池管理系統等。該業界首款內部集成1700V 碳化硅初級開關 MOSFET的汽車級高壓開關電源IC的推出，更可謂是PI在汽車領域如虎添翼。
