Power Integrations携三款代表性产品亮相PCIM线上展

一年一度的PCIM EUROPE刚刚结束，受新冠疫情的影响，本届展会采用线上虚拟方式为大家送上了精彩的视觉盛宴。同期Power Integrations资深培训经理JASON YAN先生为国内媒体介绍了其出镜的三款代表性产品。分别是面向单相无刷直流电机驱动设计的 BridgSwitch软件、应用于铁路线的即插即用门级驱动器SCALE-2 1SP0630，以及面向汽车的InnoSwitch3-AQ 900V反激控制器。

用于单相无刷直流电机驱动设计的 BridgSwitch软件

如今单相无刷直流电机在家电市场上得到广泛的应用。其好处在于可降低家电成本，减小体积和减轻重量。但市场上缺乏调试此种电机的软件，PI的BridgSwitch软件专门用来调试单相电机的输出特性，具有图形用户界面，针对BridgSwitch开发，以帮助用户更好的使用BridgSwitch产品。

传统的逆变器方案缺乏故障诊断功能，完全依赖于软件实现故障检测。有数据统计，市场上有30%的压缩机返修最终确定为无故障，由此可见在故障检测方面完全依赖软件，最终会拥有很大的不可靠因素。而且软件需要通过满足安全的Class B认证，花费多达2-3个月的时间；需要额外的检测电路；并且传统软件仅适合于特定电机的工作，无内建客户进行设计定制化的模块，每次用户改变软件后需要重新进行编译。

当电机变的更智能后，硬件本身可以进行检测的话便可避免误诊断操作。PI 的BridgSwitch硬件自带保护功能，可对整个逆变器的状态进行监控，一经发现故障，便可将故障报告发送给MCU进行安全操作。BridgSwitch软件不需要过多的负担安全作用，在某些应用中只需做Class A级认证，认证时间缩短，软件升级也不需要安全认证。系统架构支持有感控制和无感控制两种。值得一说的是无感控制中省去了霍尔传感器，以IPH引脚来实现内部的电流检测，降低成本，增加了可靠性。

此外，该软件满足动态和静态性能分析，图形用户界面（GUI）具有高级诊断功能，可传递多达九种不同的故障信息。PI的单相电机示例软件大大加速了新品的上市时间。

图形用户界面(GUI)特点如下图：可以启动/停止电机转动；调整电机工作状态、设定电机启动过程、设定应用参数及保护；可视性的电机及逆变器故障诊断、电机电流及转速、展示数字波形；无需改变软件代码、可进行远程控制、设定文件化。总结起来，无论在控制、设定、可视性以及易用方面都可满足工程师对单相电机的设计调试需求，支持新兴市场应用。

应用于铁路线，即插即用的门级驱动器SCALE-2 1SP0630

随着铁路应用的高速增长，用在火车上的每个部件都需要很高的耐用性和可靠性、且易于使用、要求更长寿命以及可维护性。

PI重点展出的这款产品是专门针对火车应用的门级驱动器SCALE-2 1SP0630。

耐用性和可靠性：SCALE-2 1SP0630有着特别的设计，用于满足铁路工业的需要。板卡上的保护涂层可防止驱动器性能受到污染；拥有优良的机械强度，防止板面弯折及器件损伤情况发生；坚固的连接器确保连接安全可靠。

易于使用：SCALE-2 1SP0630为一款即插即用的驱动器产品，板面的大小均根据原厂的模块设计，结构尺寸及电气性能适于最新的尺寸130 x 140mm 的功率模块，用户可方便使用，无需特别的设计，即插即用；驱动板中的保护电路，可以保证在10μs内把IGBT可靠的关断，有完善的保护特性；其良好的可扩展性，易于实现多达三个功率模块的并联。JASON补充说，因为火车速度不同，需要逆变器的功率大小也不一样，采用并联的方式可以满足不同需求，这便需要驱动有并联的特性。

长寿命及可维护性：满足最新铁路标准，耐久的接插件确保维护的简单易行，可按需增加额外的老化工序。

PI可提供包括电缆，电源以及驱动在内的全套产品，满足铁路应用的高速增长。

应用于汽车的InnoSwitch3-AQ 900V

与前一代InnoSwitch3-AQ相比，本次推出的InnoSwitch3-AQ 900V是专门用以应对更高母线电压的电源产品。

目前多数电动汽车使用400V母线电压，业界也有采用800V母线电压的实例，主要应用在商用或高性能交通工具中。由此看来，电动汽车的母线电压越来越高。这样的好处是可实现更快的充电速度，另外一个优势是，减低电缆中的电流，当电流变小，I²R的损耗降低，车的重量相继下降。以保时捷 Taycan为例，采用800V母线电压铜线重量减轻了30公斤，其好处不言而喻。

展望未来，在新的消费类电动汽车研发当中已经开始采用900V的母线电压，与先前的400V型号相比其热损耗仅为原来的五分之一。甚至有些汽车制造商已开始考虑采用1000 – 1200V的母线电压做设计，这便要求可扩展的电源方案必须满足不断增长的母线电压需要，InnoSwitch3-AQ 900V反激式开关芯片应运而生。

ISO 26262对公路用车 – 功能安全性有所规定，即使车辆在故障的情况下也要求安全工作。换句话说，当12V电池完全释放时，牵引驱动不能受影响，这便需要除了有主电源、辅助电池外，在逆变器中还要增加应急电源将高压的母线电压转换成低压的12V输出给逆变器等低压线路供电。

传统的方案设计，采用初级检测稳压(PSR)，即在初级采用PSR控制器 + 高压MOSFET。这样的不足在于，输出稳压精度差；且不支持多路输出；使用二极管做输出整流，效率低；元件数目多；同时空载功耗大。

PI的InnoSwitch3-AQ 900V 基本反激电路方案，符合AEC-Q100；集成高压MOSFET；支持外加的StackFET；满足 800V 及以上母线电压，可扩展设计，在初次级间以FluxLink™ 链路进行反馈 ‒ 去除了光耦，即使在负载处于瞬态变化期间也能确保精确的稳压精度；有足够高的爬电间距，在汽车应用中可不要小看了这些爬电间距，汽车里的灰尘以及潮湿的环境，对安全性要求极高；内部提供了加强绝缘；100%产品通过4.5V耐压测试。

相较于初级检测方案的优势：具有优秀的电压精度及稳压范围，允许直接给逆变器下管的门极驱动电路供电，无需额外的DC/DC变换器；多路的输出精度；同步整度改善效率；元件数目降低，可靠性更高。

上图可见，其效率在满载400VDC输入时，可达85%；如输入电压达1200V时，也可达75%的效率，相同的环境下以PSR方案仅能达到60%左右的效率。

上图显示出其极低的空载功耗，在800V输入的情况下可达到36mW。JASON补充说，虽然电动车的空载功耗不是太重要，但也不能忽视，当电动车长时间不行驶时，这种功耗实际上是在释放电池的电，从而影响电池寿命。

上图对于30V至1200V的输入电压范围及空载至满载的负载范围输出精度优于+ 1% /-3%，该精度可带来系统成本上极大的节省。

总结起来：InnoSwitch3-AQ 900V是通过汽车级认证的反激电控制器，适合于母线电压增加的EPS使用需要，该方案无光耦设计，更高精度的输出，更快速的动态响应特性。

附合ISO 26262功能安全要求，用于应急或者备用供电电源，当12V电池发生故障时，防止出现门极无法被驱动的情况，另外在母线电压为SELV安全低压情况下，允许对逆变器系统进行维护保养；支持应急电源超宽输入电压范围。