世界今日讯！榨干续航里程最后的潜力，TI牵引逆变器为电动汽车行业带来改变

2023-01-10 19:58:39来源：汽车测试网

在续航里程不断内卷的大背景下，技术升级也在围绕着如何能够延长车辆续航里程而展开，相对电池和电机而言，牵引逆变器似乎对续航的影响并没有到更多的收到重视，但是TI发现，通过在牵引逆变器和车载充电器中引入更高效的电力电子设备来减轻汽车重量，能够显著延长行驶里程。而在延长电动汽车行驶里程关键创新上，TI 一直身处前沿位置。

(资料图)

德州仪器副总裁，高压电源产品线总经理Kannan Soundarapandian

创新组合，为里程续航再次添加燃料

TI给出的解决方案是由UCC5870-Q1（符合 ISO26262 的隔离式 SiC/IGBT 驱动器）和 UCC14240-Q1（隔离式栅极驱动器偏置）进行的组合，其中栅极驱动器集成了众多功能并从板上消除了 20 多个分立元件。而UCC14240-Q1 将电源变压器集成在高度小于 4 毫米的 SOIC 封装内，从而完全消除了笨重和嘈杂的电源变压器。如此一来，大功率逆变器或车载充电器的 PCB 缩小了 2 倍，整个系统的尺寸和高度显着缩小的同时提高了功率密度，降低了汽车的整体重量和制造成本，从而增加每次充电的行驶里程。

TI的UCC5870-Q1 隔离式栅极驱动器采用了目前流行的SiC方案，可支持牵引逆变器最严格的 ASIL-D 安全级别。该驱动器功能非常丰富，具有集成诊断功能，可在异常情况下快速检测和保护 SiC 功率器件。UCC5870-Q1 还会不断测量、报告 SiC 器件在其生命周期内的健康状况，以便系统可以在 SiC 器件实际发生故障之前智能预测它们的剩余寿命。该驱动器具有非常高的隔离度和抗噪性，这使得 MCU 侧的其余低功耗电路免受大功率磁性元件和功率器件产生的大电场的影响。

与传统的 IGBT 相比，TI采用SiC 技术能够显著提高系统功率密度、效率并降低整体成本。其内在原因有两个，首先SiC 的开关频率更高，需要更小的磁性元件，并且 SiC 的开关损耗更低使得散热片更加小型化。与 IGBT 裸片相比，较小的 SiC 裸片效率更高，并且由于开关/传导损耗较小，散发的热量也更少，在热方面的表现非常稳健。这也是大功率牵引逆变器和充电桩都在采用 SiC 作为其高功率级的原因。

然而，因为汽车都在载客状态下移动，所以乘客安全至关重要。因此，牵引逆变器需要显著提高 SiC 器件的安全性、可靠性、保护和寿命。TI 遵循了同样的理念，在牵引逆变器系统中开发半导体组件时，将安全性作为重中之重。

性能卓越，设计全面

UCC5870-Q1和 UCC5871-Q1是符合 ISO26262标准的隔离式 SiC/IGBT 栅极驱动器，采用接地方式构建，通过显著提高逆变器的功率密度、减小系统尺寸和成本并增强系统保护、可靠性和寿命来延长电动汽车的行驶里程。功能丰富的驱动器和诊断集成将 PCB 面积减小了约2倍，同时消除了其他栅极驱动器需要的20多个分立器件，以提供相同级别的性能和安全。这些驱动器具有动态驱动强度变化功能，有助于在不同负载条件下优化系统效率。

随着系统效率的提高，电池需要更少的充电周期，从而延长电池本身的寿命。业界先进的隔离器件可提供最高级别的抗噪性能，从而在嘈杂环境中保护整个系统。该驱动器具有高达30A 的驱动电流，可在不修改功率级设计的情况下实现高达300kW 的逆变器设计可扩展性。UCC5870/1-Q1还有助于预测 SiC 功率器件的寿命，显著提高乘客安全。 UCC5870/1-Q1中高度安全功能和自诊断集成可帮助客户更轻松地在系统级别实现 ASIL-D。这推动了一个市场趋势，也就是客户采用更先进的栅极驱动器，实现更高效的系统级设计。

新能源风头正劲，市场发展潜力广阔

新能源行业风头正劲，电动汽车正是其中发展最快的赛道之一，通过SiC牵引逆变器技术的创新，完成了更全面的功率器件材料方面的革新，实现车辆整体续航的提升，可谓为行业另辟蹊径，随着新能源汽车市场份额的不断扩大，TI UCC5870/1-Q1也将在更多新能源汽车领域更多地出现。

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