前言

國(guó)內(nèi)新能源汽車(chē)的火爆熱銷(xiāo)，根源在于新能源汽車(chē)各方面都達(dá)到“成熟”程度，其中 “800V” 高壓平臺(tái)已成為眾多高端車(chē)型的重要賣(mài)點(diǎn)。隨著技術(shù)快速迭代，800V 平臺(tái)正從高端細(xì)分市場(chǎng)加速向主流消費(fèi)區(qū)間滲透。近日上市的全新國(guó)產(chǎn)新能源汽車(chē)，起售價(jià)僅為 13.28 萬(wàn)元，卻配備了全域 800V 碳化硅平臺(tái)，該技術(shù)目前已普惠至主流消費(fèi)群體。

然而，從400V平臺(tái)升級(jí)到800V也帶來(lái)了電應(yīng)力顯著增高等多項(xiàng)技術(shù)難題，需要在提升系統(tǒng)動(dòng)力性、安全性和效率等多維性能的同時(shí)，確保與現(xiàn)有充電基礎(chǔ)設(shè)施兼容。Power?Integrations（以下簡(jiǎn)稱(chēng)：PI）近期推出了五款面向800V汽車(chē)應(yīng)用的參考設(shè)計(jì)。這些設(shè)計(jì)功率范圍覆蓋16W至120W，采用傳統(tǒng)繞線(xiàn)式或低剖面平面變壓器方案，可靈活地滿(mǎn)足牽引逆變器門(mén)極驅(qū)動(dòng)、逆變器應(yīng)急電源、電池管理系統(tǒng)及輔助電源等場(chǎng)景的需求。

InnoSwitch 3-AQ

在介紹 PI 這五款面向800V汽車(chē)應(yīng)用的參考設(shè)計(jì)之前，先來(lái)了解一下InnoSwitch 3-AQ這款1700V額定耐壓的恒壓/恒流開(kāi)關(guān)IC，這是由于這五款參考設(shè)計(jì)均為隔離型反激式DC-DC轉(zhuǎn)換器，其核心器件均采用該芯片。

InnoSwitch 3-AQ 是 PI 為新能源汽車(chē)推出的一款符合 AEC-Q100 車(chē)規(guī)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的高壓反激式開(kāi)關(guān) IC ，專(zhuān)為 400 V 和 800 V 電池系統(tǒng)的多種場(chǎng)景量身打造。該系列器件基于 1700 V 碳化硅開(kāi)關(guān)技術(shù)，集成了高壓 SiC 功率開(kāi)關(guān)與同步整流控制電路，能夠在高達(dá) 1000 VDC 的工作電壓下穩(wěn)定運(yùn)行。

得益于 PI 獨(dú)創(chuàng)的 InSOP-28G 寬爬電距離封裝，初級(jí)側(cè)漏極與源極之間保持 5.1 mm 的安全間隙，無(wú)需噴涂三防漆即可滿(mǎn)足 IEC 60664-1 絕緣標(biāo)準(zhǔn)和污染等級(jí) 2 的要求，從而簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工藝并提升了系統(tǒng)可靠性。此外，該器件可在漏極電壓低至 30 V 時(shí)自啟動(dòng)，空載功耗低于 15 mW，并且內(nèi)建輸入欠壓、輸出過(guò)壓和過(guò)流保護(hù)等多重安全機(jī)制，為汽車(chē)級(jí)應(yīng)用提供了高效、可靠的電源解決方案。

在性能方面，InnoSwitch 3-AQ 系列支持最高 120 W 輸出功率和超過(guò) 90% 的轉(zhuǎn)換效率，借助 FluxLink 次級(jí)側(cè)控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了優(yōu)于 ±1% 的輸出調(diào)整精度，并可將整體元件數(shù)量減少近 50%，有效節(jié)省 PCB 面積與 BOM 成本。平面變壓器與傳統(tǒng)繞線(xiàn)變壓器均可配合使用，幫助設(shè)計(jì)師在體積受限的電池管理系統(tǒng)、μDCDC 變換器、控制電路以及牽引逆變器的應(yīng)急電源（EPS）等多種應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)更高的功率密度和更小的布局復(fù)雜度。

同時(shí)，PI 還提供 750V硅、900V硅、900V PowiGaN 及 1700V SiC 等多種開(kāi)關(guān)電壓等級(jí)的 InnoSwitch 3-AQ 器件，工程師僅需對(duì)電路板做極少量改動(dòng)，便可快速切換以滿(mǎn)足不同電池平臺(tái)與應(yīng)用場(chǎng)景的需求。

PI 五大參考設(shè)計(jì)介紹

PI 推出的這五大參考設(shè)計(jì)均為隔離型反激式DC-DC轉(zhuǎn)換器，在新能源汽車(chē)電力系統(tǒng)中，車(chē)載DC-DC轉(zhuǎn)換器通常扮演著承上啟下的關(guān)鍵角色，即這類(lèi)產(chǎn)品會(huì)將電池包提供的高壓直流電精準(zhǔn)降壓為12V、14V、24V或25.5V等車(chē)載低壓電源，用以驅(qū)動(dòng)車(chē)燈、儀表、電子助力轉(zhuǎn)向、充電裝置及各類(lèi)控制單元，并在主低壓母線(xiàn)出現(xiàn)故障時(shí)通過(guò)應(yīng)急電源通道（EPS）實(shí)現(xiàn)毫秒級(jí)無(wú)縫切換，保障安全關(guān)鍵系統(tǒng)的持續(xù)供電與車(chē)輛功能的可靠性。

而隨著800V高壓平臺(tái)逐漸下沉至10萬(wàn)級(jí)大眾消費(fèi)市場(chǎng)，需求也逐漸增加，高效且小型化的DC-DC轉(zhuǎn)換方案已成為整車(chē)電氣架構(gòu)優(yōu)化的重要組成部分。

接下來(lái)充電頭網(wǎng)將詳細(xì)介紹一下這五款參考設(shè)計(jì)。

平面變壓器

RDK-1039Q

RDK-1039Q 是一款專(zhuān)為800V電動(dòng)汽車(chē)平臺(tái)設(shè)計(jì)的超薄應(yīng)急電源參考方案，采用高效平面變壓器取代傳統(tǒng)分立繞線(xiàn)器件，實(shí)現(xiàn)了僅受電容器限高的 12.5 mm 板高。該模塊支持 30–1000 VDC 寬輸入范圍，輸出穩(wěn)壓 12 VDC、最大 18 W的功率，并通過(guò)優(yōu)化絕緣結(jié)構(gòu)滿(mǎn)足汽車(chē)級(jí)安全標(biāo)準(zhǔn)，可用于牽引逆變器門(mén)極驅(qū)動(dòng)器或應(yīng)急電源。

RDK-1054Q

RDK-1054Q 是一款面向800V高壓平臺(tái)的120W超緊湊型DC-DC降壓參考設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)用于縮小或消除笨重的12V電池。該方案采用扁平平面變壓器與InnoSwitch 3-AQ反激式開(kāi)關(guān)IC相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了僅受電容器尺寸限制的14.6 mm極薄板高，無(wú)需外加散熱片即可穩(wěn)定輸出12 V/120 W高功率。輸入電壓范圍覆蓋200–900 VDC，InSOP-28G寬爬電封裝和優(yōu)化絕緣設(shè)計(jì)滿(mǎn)足IEC 60664-1標(biāo)準(zhǔn)及汽車(chē)級(jí)污染等級(jí)要求。

線(xiàn)繞變壓器

RDK-994Q

RDK-994Q是一款35W超緊湊電源，輸入范圍 40-1000VDC，輸出24VDC ，采用扁平分立變壓器設(shè)計(jì)，加強(qiáng)絕緣，高度受電容限制，適用于牽引逆變器柵極驅(qū)動(dòng)或應(yīng)急電源。

DER-1045Q

RDK-1054Q可作為替代電池的電源方案，輸入范圍200-900VDC，輸出 12VDC，功率 120W 。該產(chǎn)品元件數(shù)目少，采用平面變壓器，加強(qiáng)絕緣，扁平設(shè)計(jì)，高度受電容限制，能有效縮小或消除笨重的 12V 電池，優(yōu)化汽車(chē)電源布局。

DER-1030Q

DER-1030Q是 20W 四路輸出超緊湊電源，輸入范圍 40 - 950VDC ，具有四路輸出，其中其中一路輸出為24.75V的應(yīng)急電源(EPS)，三路為去耦的25.5V的柵極驅(qū)動(dòng)輸出，適用于牽引逆變器柵極驅(qū)動(dòng)和應(yīng)急電源。這兩款產(chǎn)品均采用寬爬電距離封裝，加強(qiáng)絕緣，滿(mǎn)足汽車(chē)電源在復(fù)雜環(huán)境下的安全穩(wěn)定運(yùn)行需求。

充電頭網(wǎng)總結(jié)

面對(duì)新能源汽車(chē)電源設(shè)計(jì)的全新挑戰(zhàn)，PI已備好從芯片到整體解決方案的完整工具箱。本文提及的五款參考設(shè)計(jì)可為800V高壓平臺(tái)上的汽車(chē)電源系統(tǒng)帶來(lái)非常明顯的優(yōu)化。通過(guò)InnoSwitch3-AQ平臺(tái)提供的一體化解決方案，相關(guān)電源不僅在提升整體系統(tǒng)性能和可靠性的同時(shí)簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)和生產(chǎn)流程，還實(shí)現(xiàn)了更高的功率密度和更小的封裝布局。

Power?Integrations憑借從芯片級(jí)到系統(tǒng)級(jí)的技術(shù)整合能力，不僅可以滿(mǎn)足當(dāng)前市場(chǎng)對(duì)高壓DC-DC轉(zhuǎn)換器高效化、小型化和安全性的需求，也為未來(lái)800V電源架構(gòu)的演進(jìn)奠定了基礎(chǔ)，在推動(dòng)新能源汽車(chē)高壓電源架構(gòu)升級(jí)方面具有重要的行業(yè)意義。