如何為汽車應(yīng)用選擇反激式控制器?通過(guò)AEC-Q100認(rèn)證是關(guān)鍵
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隨著汽車擁有量的逐年增加，燃油汽車廢氣排放所引發(fā)的環(huán)境能源問(wèn)題日益嚴(yán)重，新能源汽車尤其是電動(dòng)汽車就成了發(fā)展的必然途徑，這為半導(dǎo)體應(yīng)用開辟了一個(gè)廣闊的市場(chǎng)。
相比消費(fèi)電子，汽車應(yīng)用對(duì)半導(dǎo)體提出了更嚴(yán)苛的挑戰(zhàn)，如何為汽車應(yīng)用選擇合適的半導(dǎo)體元器件?除了性能和功能以外，通過(guò)汽車行業(yè)的相關(guān)認(rèn)證也是關(guān)鍵一項(xiàng)。
據(jù)了解，AEC-Q100是針對(duì)IC的認(rèn)證，AEC-Q101是針對(duì)分立元器件的認(rèn)證，用于汽車應(yīng)用的半導(dǎo)體器件必須通過(guò)這兩個(gè)認(rèn)證，同時(shí)器件的生產(chǎn)過(guò)程和產(chǎn)線也要通過(guò)相關(guān)的汽車認(rèn)證。
最近，深耕于高壓集成電路高能效功率變換領(lǐng)域的知名公司Power Integrations(PI)宣布其InnoSwitch 3-AQ已經(jīng)開始量產(chǎn)，這是一款已通過(guò)AEC-Q100認(rèn)證的反激式開關(guān)IC，特別適合用于純電動(dòng)和插電式混合動(dòng)力汽車應(yīng)用，例如：牽引逆變器、OBC(車載充電機(jī))、EMS(能源管理DC/DC母線變換器)和BMS(電池管理系統(tǒng))。
使用過(guò)PI產(chǎn)品的工程師都知道，InnoSwitch系列產(chǎn)品是PI的明星產(chǎn)品，PI公司資深技術(shù)培訓(xùn)經(jīng)理閻金光先生向行業(yè)媒體詳細(xì)介紹了這款I(lǐng)nnoSwitch3-AQ的獨(dú)特之處。
同以往的InnoSwitch器件一樣，InnoSwitch3-AQ沿用了PI公司的高速FluxLink耦合技術(shù)，可在無(wú)需專用隔離變壓器檢測(cè)繞組和光耦的情況下，實(shí)現(xiàn)±3%的高精度輸入電壓和負(fù)載綜合調(diào)整率。FluxLink技術(shù)即使在瞬態(tài)應(yīng)力測(cè)試下也能保持輸出電壓穩(wěn)壓，這對(duì)于基于PSR的方案而言尤其具有挑戰(zhàn)性。在汽車應(yīng)用當(dāng)中很多設(shè)計(jì)師在考慮電源方案時(shí)通常盡量避免采用光耦進(jìn)行反饋，因汽車應(yīng)用的高溫環(huán)境，隨著電源使用壽命的增加，光耦的反饋也會(huì)相應(yīng)的受到影響。而PI的FluxLink技術(shù)可以避免此類情況的發(fā)生，增加電源的可靠性。
InnoSwitch3-AQ延續(xù)了InnoSwitch系列高可靠性的特點(diǎn)，故障率小于0.02PPM，它采用表面貼裝式InSOP封裝，其初級(jí)至次級(jí)爬電距離為11 mm，超過(guò)了高海拔(5000米以上)絕緣的嚴(yán)格要求，提供了更高的可靠性。
InnoSwitch3-AQ集成的750V MOSFET可滿足嚴(yán)格的汽車降額要求，片上同步整流控制器在標(biāo)稱400 VDC輸入電壓下可提供90%以上的效率。優(yōu)化后的InnoSwitch3-AQ設(shè)計(jì)可在整個(gè)輸入電壓范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)小于10mW的空載能耗。其可以工作于125度環(huán)境溫度的特性，可以滿足電動(dòng)汽車高溫環(huán)境的使用需要。而最大35W的輸出功率能力也可涵蓋汽車應(yīng)急電源的所有功率范圍。
相比其他的電源產(chǎn)品，InnoSwitch3-AQ可以做到在整個(gè)輸入電壓范圍內(nèi)提供一致的高效率性能，這一點(diǎn)難能可貴。閻金光透露，這主要得益于PI多年來(lái)在電源控制領(lǐng)域的技術(shù)積累，InnoSwitch3-AQ的高效率特性可以在汽車應(yīng)用中大大降低器件溫度，滿足汽車行業(yè)苛刻的散熱要求。
為了幫助工程師盡快開展這顆IC的設(shè)計(jì)工作，PI推出了相應(yīng)的參考設(shè)計(jì)，RDR-840Q參考設(shè)計(jì)展示了這款電源在30VDC至550 VDC輸入范圍內(nèi)的啟動(dòng)、關(guān)斷和高效工作，以及快速動(dòng)態(tài)響應(yīng)和各種安全和保護(hù)功能。
對(duì)于800V母線電壓，可以采用StackFET，StackFET是PI公司最先使用的一種應(yīng)對(duì)高壓應(yīng)用的設(shè)計(jì)。DER-859Q參考設(shè)計(jì)就是采用StackFET的類似設(shè)計(jì)，可以支持最高925 VDC母線電壓。
InnoSwitch3-AQ代表了反激式控制器的高水平集成度，可使汽車電源具有極少的元件數(shù)和極小的PCB面積。除了InnoSwitch3-AQ，PI還有豐富的汽車級(jí)產(chǎn)品這些器件通過(guò)AECQ100(溫度等級(jí)1級(jí))或Q101認(rèn)證，包括：適合IGBT和SiC模塊的隔離型門極驅(qū)動(dòng)器IC、集成高壓MOSFET的電源IC – LinkSwitch-TN2以及高性能Qspeed二極管等產(chǎn)品。同時(shí)，這些產(chǎn)品的生產(chǎn)晶圓廠和裝配廠也已通過(guò)了IATF16949認(rèn)證，符合FMEA要求的設(shè)計(jì)。
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