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800V高壓平臺受關(guān)注,PI推出集成SiC MOSFET的車規(guī)級反激式開關(guān)IC

荷葉塘 ? 來源:電子發(fā)燒友 ? 作者:程文智 ? 2022-02-18 09:33 ? 次閱讀
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(文/程文智)這幾年電動(dòng)汽車發(fā)展異常火熱,銷量是節(jié)節(jié)攀升,其續(xù)航能力也在不斷取得突破。但里程焦慮還沒有徹底解決,為了應(yīng)對該問題,汽車廠商開始采用大電池和快速充電解決方案。

為了提高充電速度,不少汽車廠商把出路放在了800V高壓平臺上,特別是保時(shí)捷Taycan搭載了800V快充技術(shù)后,國內(nèi)不少車企也開始將800V高壓平臺車型作為了未來布局的重點(diǎn)。在2021年,國內(nèi)就有車企和相關(guān)企業(yè)發(fā)布了800V高壓平臺規(guī)劃,比如比亞迪、華為、小鵬、極氪、嵐圖、廣汽埃安、理想、領(lǐng)跑等。根據(jù)公開披露的信息,2022年市面上將會有不低于10款車型會采用800V高壓快充技術(shù)。


從目前的400V高壓平臺升級到800V高壓平臺,意味著整車的電氣架構(gòu)都要基于新的高壓平臺重新設(shè)計(jì),所使用的元器件也需要相應(yīng)升級。PI 資深技術(shù)培訓(xùn)經(jīng)理閻金光表示,PI看到了電動(dòng)車的這個(gè)發(fā)展趨勢,因此在近期推出了全新的InnoSwitch3-AQ產(chǎn)品,該產(chǎn)品采用碳化硅(SiC)初級開關(guān)MOSFET的汽車級開關(guān)電源IC,將耐壓值提高到了1700V,可提供70W的輸出功率,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。

800V高壓平臺受青睞,未來更有可能是1000V以上

在閻金光看來,800V的高壓平臺并不是終點(diǎn),未來電動(dòng)汽車的母線電壓有可能是1000V以上,“同樣的功率下,提高母線電壓,就可以將電流做小,而減小電流就意味著降低了電路損耗。而且更小的電流可以使用更細(xì)的導(dǎo)線,有利于降低整車的體積和重量,從而變相增加了電動(dòng)汽車的續(xù)航。”

他舉例說,與400V母線電壓相比,采用900V母線電壓產(chǎn)生的熱量損耗僅為原來的1/5,大大提升了電動(dòng)汽車的效率。


另外,提高目前電壓,也可以大幅縮短電池的充電時(shí)間。閻金光指出,一年半之前的預(yù)測顯示,大概有20%的車會改為900V母線電壓,現(xiàn)在已經(jīng)大概有50%甚至以上的新車型都在采用900V的母線電壓。以后的趨勢甚至?xí)?000V到1200V母線電壓的電動(dòng)汽車上市。

新的InnoSwitch3-AQ的優(yōu)勢

InnoSwitch3-AQ在2020年就已經(jīng)推出,當(dāng)時(shí)支持400V或者800V的母線供電,輸入電壓范圍為30V~400V,可以為驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制和牽引控制器提供供電。而且內(nèi)部集成的是硅基MOSFET,耐壓值是750V。

如今集成了1700V碳化硅MOSFET的全新InnoSwitch3-AQ采用了超薄InSOP-24D封裝,使用FluxLink反饋鏈路,可以為次級側(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)可直接檢測輸出電壓,其優(yōu)勢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)、輸出過壓保護(hù)和過流限制。


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。

以前,集成750V MOSFET的InnoSwitch3-AQ雖然也適合800V的電壓軌應(yīng)用,但需要選擇StackFET模式來實(shí)現(xiàn)。如今新的1700V耐壓InnoSwitch3-AQ將不再需要StackFET電路架構(gòu)了,電路將會更加簡單。據(jù)閻金光介紹,采用全新的集成了SiC MOSFET的InnoSwitch3-AQ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所面臨的挑戰(zhàn)。


結(jié)語

從消費(fèi)類進(jìn)入汽車領(lǐng)域,總要經(jīng)歷一個(gè)客戶認(rèn)可的過程,PI也不例外。閻金光分享說,開始電動(dòng)汽車設(shè)計(jì)廠商客戶剛拿到他們的Demo板時(shí),都不太相信有這樣的方案,但做了測試之后,終于認(rèn)可了他們的解決方案,且有相見恨晚的感覺。因?yàn)樵谑袌錾虾苌儆屑扔懈吣蛪旱腗OS管,又做到次級側(cè)SSR穩(wěn)壓調(diào)整的產(chǎn)品?,F(xiàn)在,用兩個(gè)額定耐壓1700V的新型號器件就可以輸出50W和70W不同應(yīng)急電源功率。加上,PI以前推出的750V和900V的InnoSwitch3-AQ系列產(chǎn)品,現(xiàn)在PI可以涵蓋所有電動(dòng)汽車系統(tǒng)電壓,無論是400V、800V或?qū)淼?200V、1500V母線電壓。


當(dāng)然,InnoSwitch3-AQ 1700V器件也適用于工業(yè)類應(yīng)用,以集成解決方案取代分立的控制器加MOSFET設(shè)計(jì),節(jié)省空間、時(shí)間和成本,同時(shí)提高可再生能源、工業(yè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)、電池儲能和電表等應(yīng)用的可靠性。

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