近日，在中國國際汽車電子高峰論壇上，Power Integrations大功率FAE經(jīng)理王強作主題演講——《提高牽引逆變器安全可靠性的IC解決方案》，重點介紹了如何借助Power Integrations的IC解決方案打造更安全可靠的電動汽車牽引逆變器。
【圖為PI公司大功率FAE經(jīng)理王強作主題演講】 中國國際汽車電子高峰論壇由上海市科學(xué)技術(shù)協(xié)會、中國（上海）自由貿(mào)易試驗區(qū)臨港新片區(qū)管理委員會指導(dǎo)，上海市集成電路行業(yè)協(xié)會主辦，ASPENCORE合辦，邀請了整車廠商、Tier 1零部件供應(yīng)商、汽車半導(dǎo)體廠商和智能駕駛開發(fā)商等業(yè)界專家，共同探討汽車電子的設(shè)計、供應(yīng)鏈、測試及質(zhì)量控制等熱門話題。
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從IGBT到SiC MOSFET
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支持更高的母線電壓
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充電速度更快
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電纜中的電流更小
- 動力系統(tǒng)重量更輕、散熱更少
在此過程中，傳統(tǒng)牽引逆變器在效率、續(xù)航、成本和安全性等方面都遇到了瓶頸。王強認(rèn)為：“逆變器的傳動系統(tǒng)開始轉(zhuǎn)向基于SiC的功率器件，使用SiC模塊替換舊有的IGBT模塊，以支持更高的母線高壓，進而幫助電動汽車的動力系統(tǒng)實現(xiàn)更高的功率密度，提升電池的續(xù)航能力。” 當(dāng)然，不管是基于IGBT模塊，還是基于SiC模塊，牽引逆變器解決方案都需要滿足ISO 26262《道路車輛功能安全》國際標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)車輛發(fā)生故障時，系統(tǒng)要保護用戶。
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應(yīng)對ISO 26262要求
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InnoSwitch3-AQ提供極高的可靠性
王強指出，ISO 26262要求在牽引逆變器中使用EPS（電子助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)）。EPS在輔助電池失效的情況下，為車輛安全轉(zhuǎn)向和減速提供動力，既要能夠在動力電池電壓下工作，當(dāng)主電壓母線受到影響時，EPS需要在30 VDC(MIN)電壓的情況下也能夠繼續(xù)工作。 當(dāng)然，EPS在設(shè)計過程中也需要滿足功能安全概念設(shè)計，比如防止電機產(chǎn)生自主扭矩，防止電機產(chǎn)生死鎖扭矩，以及防止電機不提供動力等等，以上這些對元器件的穩(wěn)定性和可靠性提出了很高的要求。 適用于EPS的InnoSwitch3-AQ可以幫助設(shè)計者應(yīng)對這些挑戰(zhàn)。InnoSwitch3-AQ反激式開關(guān)IC從高壓直流母線取電，為驅(qū)動電機控制和牽引控制器提供供電，能夠支持超寬輸入范圍：30至550V或30至925V母線電壓。
【DER-859Q參考設(shè)計】
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驅(qū)動和保護
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助力基于SiC模塊的逆變器
上面已經(jīng)提到，采用基于SiC模塊的牽引逆變器對于電動汽車而言是未來的大趨勢，Power Integrations為此提供了多方位的支持。除了InnoSwitch3-AQ，演講中王強還提到了SiC MOSFET門極驅(qū)動器以及過壓保護和di/dt控制“AROC”。
SCALE-iDriver是適用于IGBT和SiC MOSFET的純電動汽車(BEV)和插電式混合動力汽車(PHEV)門極驅(qū)動器解決方案，已通過AEC-Q100認(rèn)證1級標(biāo)準(zhǔn)，并符合LV123標(biāo)準(zhǔn)。
其中，SIC1181KQ和SIC1182KQ是適用于BEV和PHEV牽引逆變器的SiC MOSFET門極驅(qū)動器，前者適合350V/400V電池，后者適合800V電池。
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漏極-源極過壓保護
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通過電阻串實現(xiàn)超快短路保護 - 典型短路響應(yīng)時間<2μs
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針對集成電流檢測/鏡像功能的SiC MOSFET，可實現(xiàn)過流關(guān)斷
- 原方和副方欠壓保護(UVLO)
【SIC118xKQ驅(qū)動設(shè)計】
【有無“AROC”對比】
【圖為在中國國際汽車電子高峰論壇期間觀眾參觀PI展臺并和PI技術(shù)人員交流】
總結(jié)
隨著電動汽車對充電效率和續(xù)航里程的要求不斷提高，母線電壓升高是大勢所趨，這也伴隨著很多設(shè)計挑戰(zhàn)，基于SiC模塊的牽引逆變器是化解難題的“魔法棒”，而Power Integrations要做的就是讓其持續(xù)安全可靠。
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