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Power Integrations利用高压SiC器件应对电动车800V以上母线电压设计需求

时间:2022-02-16 15:00:19 作者:顾正书 阅读:
Power Integrations公司最近为其InnoSwitch3-AQ产品系列新添了两款符合AEC-Q100标准、额定电压高达1700V的车规级高压开关IC,这是业界首款采用碳化硅(SiC)初级开关MOSFET的汽车级开关电源IC,可提供70W的输出功率,适用于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。
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对电池供电的电动车来说,母线电压越高,电机恒功率的转速区越宽。普通电动汽车的母线电压一般是400V,电动大客车一般是600V,有些高档电动车会采用800V母线电压。而最近几年的新能源汽车设计趋势在电压设计上明显趋高,现在消费级电动汽车使用的电池电压高达900V,与400V母线系统相比,所产生的热量损耗仅为五分之一,而且还可以加快充电速度。汽车制造商将1000V - 1200V母线作为下一步的发展方向,这就要求相应的电源解决方案能够支持更高的工作电压,同时仍能在30V下正常工作。

Power Integrations公司最近为其InnoSwitch3-AQ产品系列新添了两款符合AEC-Q100标准、额定电压高达1700V的车规级高压开关IC,这是业界首款采用碳化硅(SiC)初级开关MOSFET的汽车级开关电源IC,可提供70W的输出功率,适用于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。

据Power Integrations汽车业务发展总监Peter Vaughan称,800V电池正在成为电动汽车的标准配置,多个车辆系统都需要连接到这个强大的电源母线,但精巧的电子控制电路只需要几伏电压即可进行工作和通信。采用InnoSwitch器件的电路设计不但占用很小的电路板面积,而且可以安全地从主母线上汲取少许能量供控制电路使用,而不会造成能量的浪费。这款采用SiC MOSFET的开关电源器件还可以大幅简化主牵引逆变器的应急电源设计,因为应急电源需要随时准备着在30V和1000V之间的任何电压下工作,基于SiC的InnoSwitch3-AQ器件可以轻松应对如此广泛的工作电压范围。

这种新型器件采用InSOP-24D封装,使用FluxLink反馈链路,可以为次级侧控制提供高达5000伏有效值电压的加强绝缘。FluxLink技术可直接检测输出电压,其优势在于可提供高精度的控制以及极其快速的动态响应特性。在无需借助外部电路的情况下,电源在30V输入电压下即可工作,这对满足功能安全的要求至关重要。其他保护功能还包括输入欠压保护、输出过压保护和过流限制。 此外,该器件内部还集成了同步整流和准谐振(QR)/CCM反激式控制器,可实现90%以上的效率,轻松满足最严格的OEM厂商要求。采用此方案的电源空载功耗可低于15mW,可以降低电池管理系统当中电池的自放电。

由于采用了1700V耐压,就不再需要StackFET电路架构。高度集成的InnoSwitch IC可将电源的元件数量减少多达50%,从而节省大量电路板空间、增强系统可靠性并缓解元器件采购所面临的挑战。这款通过AEC-Q100认证且集成1.7kV SiC的开关IC具有如下特性:支持30V启动;元件数缩减50%;调整率<±2%;实现快速的动态响应特性;效率>90%;在不同负载下保持效率恒定;空载功耗<15mW。它为系统设计带来的好处包括:无需后级稳压;多路输出无需DC-DC变换器;省去光耦;输出电容更小;更简单、更快速的产品验证。

InnoSwitch3-AQ产品系列已涵盖电动汽车所有的工作电压,从400V、600V、800V到1200V,额定电压值从750V、900V到1700V,功率从20W到70W。其高击穿电压特性也可以满足机器人、电焊机、三相电表和工业电机等工业应用的要求。

责编:Steve
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顾正书
ASPENCORE资深产业分析师。以深圳为坐标原点,扫描全球电子和半导体行业。专注于China Fabless和SoC设计细分市场的分析和学习,欢迎交流。
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