隨著汽車(chē)部件的電動(dòng)化,、自動(dòng)化程度不斷提高,，確保汽車(chē)系統(tǒng)的可靠性現(xiàn)已成為整個(gè)半導(dǎo)體供應(yīng)鏈的核心目標(biāo),。
為了給業(yè)內(nèi)提供一種更為先進(jìn)的解決方案，近日全球領(lǐng)先的高壓集成電路供應(yīng)商Power Integrations（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“PI”）擴(kuò)充了旗下InnoSwitch?3-AQ產(chǎn)品系列陣容,，研發(fā)并推出了兩款符合AEC-Q100標(biāo)準(zhǔn),、額定電壓1700V的汽車(chē)級(jí)開(kāi)關(guān)電源IC，旨在增強(qiáng)系統(tǒng)可靠性,，并緩解元器件采購(gòu)所面臨的挑戰(zhàn),。
PI全新汽車(chē)級(jí)開(kāi)關(guān)電源IC，不止降耗增效這么簡(jiǎn)單,！
我們都知道,，電力電子器件的發(fā)展歷史大致可分為三個(gè)階段，即硅晶閘管（可控硅）,、IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）,，以及近幾年剛剛顯露頭角的碳化硅（SiC）系列大功率半導(dǎo)體器件。其中,，碳化硅屬于第三代半導(dǎo)體材料,。與普通的硅材料相比，碳化硅的優(yōu)勢(shì)非常突出,，它不僅克服了普通硅材料的某些缺點(diǎn),，更是在功耗上有著出色的表現(xiàn)，因而成為了電力電子領(lǐng)域目前最具前景的半導(dǎo)體材料,。而此次PI推出的全新IC,，正是基于碳化硅而設(shè)計(jì)的。
據(jù)PI技術(shù)培訓(xùn)經(jīng)理Jason Yan介紹,，InnoSwitch3-AQ 1700V器件是業(yè)界首款采用碳化硅（SiC）初級(jí)開(kāi)關(guān)MOSFET的汽車(chē)級(jí)開(kāi)關(guān)電源IC,，可以提供高達(dá)70W的輸出功率，主要用于600V和800V純電池和燃料電池乘用車(chē),，以及電動(dòng)巴士,、卡車(chē)和各種工業(yè)電源應(yīng)用。
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與傳統(tǒng)的硅MOSFET相比，碳化硅MOSFET具有耐高溫,、耐腐蝕,、導(dǎo)熱快、強(qiáng)度高,、硬度高,、耐磨性好、抗熱抗震性好,、導(dǎo)熱系數(shù)大,，以及抗氧化性好等優(yōu)勝功能,。碳化硅MOSFET不僅適合于從600V到10kV的廣泛電壓范圍，同時(shí)具備單極型器件的卓越開(kāi)關(guān)性能,。具體來(lái)說(shuō),，碳化硅器件能以硅器件數(shù)倍的速度進(jìn)行開(kāi)關(guān)。開(kāi)關(guān)頻率越高,，電感和電容等儲(chǔ)能和濾波部件就越容易實(shí)現(xiàn)小型化,；電能損失降低，發(fā)熱量就會(huì)相應(yīng)減少,，因此可以實(shí)現(xiàn)電力轉(zhuǎn)換器的小型化,。
“采用1700V耐壓的碳化硅之后,，高度集成的InnoSwitch IC可將整個(gè)電源的元件數(shù)量減少多達(dá)50%,，大量節(jié)省了電路板空間。現(xiàn)在我們能以更少的元件來(lái)做應(yīng)急電源的設(shè)計(jì),，這將大幅提高汽車(chē)的安全性和系統(tǒng)的可靠性,。”Jason Yan如是說(shuō),。
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不過(guò),，碳化硅優(yōu)勢(shì)之余,，也存在著成本偏高的問(wèn)題。針對(duì)這一問(wèn)題,，Jason Yan卻有著不同的看法：“其實(shí)汽車(chē)并不像消費(fèi)類(lèi)電子那么的在乎成本,，它更加在乎的是安全性與可靠性。如果一輛汽車(chē)因?yàn)槟承┰虮徽倩氐脑?，那它的成本損失將是相當(dāng)大的,，同時(shí)對(duì)這個(gè)品牌效應(yīng)影響也是很?chē)?yán)重的。所以,，我們是按照整體方案的性能來(lái)計(jì)算成本的,。”
按照J(rèn)ason Yan的說(shuō)法,，雖然SiC材料價(jià)格成本偏高,，但其對(duì)提高效率和續(xù)航里程，以及對(duì)增強(qiáng)系統(tǒng)可靠性等方面,，均有著明顯的優(yōu)勢(shì),。因此從這個(gè)角度來(lái)看，采用碳化硅MOSFET還是比較劃算的,。
“除此之外,，我們把母線電壓提高到1000V以上之后,，也可以加快電動(dòng)汽車(chē)的充電速度?！盝ason Yan補(bǔ)充道,。
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無(wú)論對(duì)于車(chē)主,，還是汽車(chē)廠商，大家除了關(guān)心續(xù)航里程之外,，充電功率也是不能忽視的一項(xiàng)硬指標(biāo),。
學(xué)過(guò)物理的都應(yīng)該知道，根據(jù)電功率公式P=IU可知,，要想提升充電功率,，要么提升電壓，要么提升電流,。而在功率相同的情況下,，電壓越高，通過(guò)汽車(chē)線路的電流越小,，由焦耳定律Q＝I?Rt可知,，產(chǎn)生的功率損耗也就越小。因此,，提高電池組電壓,，既可以減小能量/功耗損失，同時(shí)又能增加電機(jī)驅(qū)動(dòng)效率,。這也就是為什么越來(lái)越多的汽車(chē)制造商將“提高母線電壓”作為自己下一階段的發(fā)展方向,。
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根據(jù)官方提供的參數(shù),，InnoSwitch3-AQ 1700V器件采用了緊湊的InSOP?-24D封裝，使用FluxLink?反饋鏈路,，可以為次級(jí)側(cè)控制提供高達(dá)5000V有效值電壓的加強(qiáng)絕緣,。FluxLink技術(shù)可直接檢測(cè)輸出電壓，其優(yōu)勢(shì)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(wú)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(duì)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(guò)壓保護(hù)和過(guò)流限制。
此外,，全新IC內(nèi)部還集成了同步整流和準(zhǔn)諧振（QR）/CCM反激式控制器,，可以實(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。
當(dāng)然,，InnoSwitch3-AQ 1700V器件也適用于高輸入電壓的工業(yè)類(lèi)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(chǔ)能和電表等應(yīng)用的可靠性,。
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不難看出,，作為目前市場(chǎng)上唯一一款通過(guò)AEC-Q100認(rèn)證且高度集成的1700V開(kāi)關(guān)IC，其“高輸入電壓,，高輸出精度”的優(yōu)勢(shì)將為業(yè)界樹(shù)立全新性能標(biāo)桿！
