半導體行業觀察 - PI發力汽車芯片市場－鑽石舞台

作為一家專注於高壓電源管理及控制領域的高性能電子元器件及電源方案的供應商，總部位於美國硅谷的PI公司所推出的集成電路和二極管能夠為包括移動設備、家電、智能電錶、LED燈以及工業應用在內的的眾多電子產品設計出小巧緊湊的高能效AC-DC電源。尤其是在消費電子市場，PI的表現更是有目共睹。

但PI並不故步自封。在日前舉報的一場媒體會上，PI資深技術培訓經理閻金光告訴記者：「正是因為公司在消費電子市場取得了如此驕人的成績，這就讓公司對芯片研發、芯片可靠性以及芯片的供應有了充分的信心，而這恰好正是汽車芯片所必須的。」

基於這樣的深厚積累，PI在看到新能源汽車芯片市場爆發的機遇以後，便迅速轉入其中，並推出了極具競爭力的產品。

電壓越來越高的汽車

在汽車市場，過去幾年找不到一個比「新能源」更熱的關鍵詞。誠然，因為對綠色節能的要求，電動汽車在過去幾年飛速發展，在這個過程中，架構和技術不斷更新，如在母線電壓方面，就越來越高，這主要是為了進一步提升電動汽車的體驗。

眾所周知，在功率不變的前提下，如果把電壓提升，功率不變的前提下，那麼電流就會降低。將其應用到新能源汽車的電驅系統里，就會降低整體系統損耗，提供更高的驅動功率、提高電池組充電速度，還可以降低導線重量，使用更輕更細的線材。所以行業就逐漸把新能源汽車母線電壓抬高。但正如閻金光所說，這無疑又將給汽車設計帶來新的挑戰，車用應急電源就是其中的一個。要了解這個問題，我們就要知曉新能源汽車的供電組成。

據介紹，在電動汽車的牽引逆變器中，供電分為12V低壓電源和400/800V高壓供電。其中高壓供電送至牽引逆變器，進行DC-AC逆變，產生三相交流電，驅動電機旋轉。至於我們這裡談的應急電源，是遵循ISO 26262對牽引逆變器的安全要求而做的設計。牽引逆變器正常工作時由12V電池供電，當12V電池故障時，需要由應急電源供電，並實現故障響應以確保安全。應急電源需要在30-1050V的寬輸入電壓下工作，以滿足主動控制和滿電電池以及電機再生的高電壓。

但正如前文所說，隨着母線電壓的提升，應用於應急電源設計的開關管面臨越來越嚴峻的挑戰。「一方面，方案需要滿足更高母線電壓的輸入要求；另一方面，還要保證在30v dc電壓的時候也能夠正常工作，同時還需要考慮功能性安全。」閻金光告訴記者。

面對這種趨勢，PI就推出了其適合於600V - 1200V電動汽車母線系統的新款1.7kV InnoSwitch3-AQ芯片。

高集成度的開關芯片

閻金光表示，PI這款產品是唯一一款通過AEC-Q100認證且高度集成的1.7kV開關IC。

他指出，新添兩款符合AEC-Q100標準、額定電壓為1700V的IC是業界首款採用碳化硅(SiC)初級開關MOSFET的汽車級開關電源IC。新IC可提供高達70W的輸出功率，主要用於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。

資料顯示，新IC採用緊湊的InSOP™-24D封裝，使用FluxLink™反饋鏈路，可以為次級側控制提供高達5000伏有效值電壓的加強絕緣。FluxLink技術可直接檢測輸出電壓，其優勢在於可提供高精度的控制以及極其快速的動態響應特性。在無需藉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重要。其他保護功能包括輸入欠壓保護、輸出過壓保護和過流限制。

新器件內部還集成同步整流和准諧振(QR)/CCM反激式控制器，可實現90%以上的效率，輕鬆滿足最嚴格的OEM廠商要求。採用此方案的電源空載功耗可低於15mW，可以降低電池管理系統當中電池的自放電。

因為其高度集成的設計，新款InnoSwitch IC可將電源的元件數量減少多達50%，從而節省大量電路板空間、增強系統可靠性並緩解元器件採購所面臨的挑戰。

Power Integrations汽車業務發展總監Peter Vaugha則表示：「800V電池正在成為電動汽車的標準配置。多個車輛系統連接到這個強大的電源，但精巧的電子控制電路只需要幾伏電壓即可進行工作和通信。使用InnoSwitch器件的電路可以使用很小的電路板面積，安全地從主母線上汲取少許能量供控制電路使用，而不會造成能量的浪費。最值得一提的是，新器件還可以大幅簡化主牽引逆變器的應急電源的設計。應急電源需要隨時準備着在30V和1000V之間的任何電壓下工作。我們基於SiC的InnoSwitch3-AQ器件可以輕鬆應對如此廣泛的工作電壓範圍。」

*免責聲明：本文由作者原創。文章內容系作者個人觀點，半導體行業觀察轉載僅為了傳達一種不同的觀點，不代表半導體行業觀察對該觀點讚同或支持，如果有任何異議，歡迎聯繫半導體行業觀察。

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