相见恨晚？汽车制造商对PI的1700V 碳化硅开关方案赞不绝口

如今，越来越多的电动汽车会采用更高的母线电压，据了解已有50%以上的新车使用了900V母线电压，预测未来的发展趋势可达1000-1200V。那么，为什么要把母线电压越做越高呢？众所周知，在相同功率的情况下，母线电压越高，电流便会越小，这样一来与电流相关的损耗自然会降低，电流的降低可以采用更细的导线，从而整车的重量和体积就会得到下降，对延长汽车里程起到了至关重要的作用。与400V母线系统相比，使用900V母线电压时所产生的热量损失为400V母线电压的五分之一，不但大大提升了电动汽车的效率，同时加快了充电的速度。

更高母线电压需求对应急电源的要求

这种发展趋势就要求应急电源方案要满足不断增长的母线电压的需求。应急电源在辅助电池失效的情况下，为车辆安全转向和减速制动等控制电路提供供电，保证车辆安全行驶。在应急电源设计中，不仅要适应更高的母线电压，同时还要在30V以下仍然保证足够的功率提供给控制电路部分，这也是汽车功能安全指标的要求。

1700V 碳化硅初级开关IC助力应急电源面对的挑战

Power Integrations作为电源行业的领军厂商，不断向市场提供先进的方案和高品质的产品，近年来更是从消费类进军汽车领域。两年前该公司推出了第一款反激式开关芯片InnoSwitch3-AQ，支持400V或800V的母线供电，随着市场对更高母线电压的需求，InnoSwitch3-AQ家族也在逐渐壮大。这不，又一款新产品刚刚发布上市。值得一提的是，该产品是业界目前唯一一款内部集成1700V 碳化硅初级开关 MOSFET的汽车级高压开关电源IC。可提供高达70W的输出功率，采用紧凑的InSOP™-24D封装，内部集成高压开关、QR/CCM反激控制器、同步整流、加强绝缘反馈电路。主要用于600V和800V纯电池和燃料电池乘用车，以及电动巴士、卡车和各种工业电源应用。

与PSR 初级侧稳压方案相比优势何在？

毫不夸张的讲，市场对该新方案的反馈可以用相见恨晚来形容。这是因为传统的方案设计多数采用PSR 初级侧的稳压检测方案，所带来的结果是输出电压不够恒定，尤其是在轻负载的情况下，电压会更高。为了改进这种弊端，通常会在设计时多加一组DC-DC变换器。这样一来，该电源中就会有两级设计--AC-DC和DC-DC，不仅增加了元器件数目，也影响了电源的整体效率。而新款InnoSwitch3-AQ采用次级侧稳压控制方案，节省DC-DC电路,调整率小于±2%的精度。延续PI的高速FluxLink磁感耦合通信链路技术，可以实现快速的动态响应，无论在空载或满载情况下输出精度都非常高。元器件的数量总体可缩减约50%,大大提高汽车的安全性，可靠性。元器件的减少还可加快产品的验证测试时间，降低系统研发成本。可支持高达1200V的母线电压。与该公司上一代InnoSwitch3-AQ产品相比，采用1700V耐压开关管后，无需旧有的StackFET电路架构，使得元器件数目进一步减少。该方案可实现大于90%的效率，减少内部发热，无需散热片，在不同负载下保持效率恒定，可在整个输入电压范围内实现小于15 mW的空载能耗，有利于减小母线电池的自放电，大大延长电池的使用寿命。

参考设计

PI还推出以下两款不同功率的1700V InnoSwitch3-AQ的参考设计，左图DER-913Q - INN3947CQ，功率35W，24V输出，40V至1000V输入。右图RDK-919Q - INN3949CQ支持60W，24V输出，50V至1000V输入。下图可见DER-913Q - INN3947CQ采用平面变压器设计。传统的分立方案，功率元器件会放置在初级侧，而PI将芯片跨越在初级和次级侧之间，甚至有些客户还可以将该芯片放在变压器下面，如此布局可以大大减小PCB面积，可以做出更高功率密度的牵引逆变器设计。而总体元件数目可以从原来的100多个减少到约40个，极大地减化了汽车应急电源的设计。所带来的好处是，使汽车的可靠性安全性得到保证，同时带来系统重量的减轻，成本的节省，巡航能力的增加等。

至今为止InnoSwitch3-AQ产品系列已涵盖电动汽车所有的工作电压，新方案推出两款型号INN3947CQ 、INN3949CQ，分别提供50W和70W的输出功率。汽车的安全性、可靠性与人的生命息息相关，汽车中的每个器件都需要符合车规级认证，PI作为电源行业的领导厂商，近年来更是从消费类进军到汽车领域，不断推出车规级产品可广泛应用于主高压DC-DC转换器、牵引逆变器、电池管理系统等。该业界首款内部集成1700V 碳化硅初级开关 MOSFET的汽车级高压开关电源IC的推出，更可谓是PI在汽车领域如虎添翼。