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集成1700V SiC MOSFET车规高压开关电源应用

2022-5-5 15:40| 发布者: 闪电| 查看: 18| 评论: 0

摘要: 多年来,Power Integrations(PI)不断将许多用于消费类电子AC-DC的产品推向市场,数量和占有率相当可观。现在,凭借长期致力于高效功率应用的能力,PI又将其AC-DC扩展到汽车类应用,特别是轻型电动汽车高压功率架构 ...


新器件不仅是业界唯一通过AEC-Q100认证且高度集成的1700V开关的IC,而且目前市场上没有可以与其相匹敌的SSR(次级反馈)方案。PI是唯一一家既可以做高压输入高母线电压应用,同时又实现次级电压精准控制方案的公司。




另一个第一是,在之前PI的所有系列产品中,干脆就没有看到过SiC这三个字母,现在的新产品是PI第一款集成的碳化硅器件。
 
为什么推出高耐压产品?


阎金光介绍说,新产品的主要用途是电动汽车应急电源,集成1700V碳化硅MOSFET主要是为了顺应现在汽车母线电压越来越高的趋势,这些产品适用于600V至1200V母线电压汽车应用,完全是趋势使然。


他表示,以前PI曾推出过900V耐压的InnoSwitch3-AQ,其主要应用是400V母线电压的电动乘用车。随着高端豪华车,如保时捷、奥迪、Lucid Air使用了900V母线电压,对汽车级开关电源IC的要求不断提升。由于功率等于电压×电流,在同样功率下,提高母线电压就可以将电流做小,减小电流就可以减少电路损耗。内部电流无论怎么流动,都要通过导体、导线连接,而电阻上的损耗等于I2×电阻值,所以在同样功率情况下提高母线电压电流减小,与电流相关的导线损耗就会降低,可以用更细的导线,整车重量和体积都会下降,对续航里程非常有帮助。比较表明,与400V相比,采用900V母线电压产生的热量损耗是原来的1/5,大大提升了电动汽车的效率。


另外,提高母线电压可以大幅缩短电池充电时间。一年半之前的预测显示,大概有20%的车会改为900V母线电压,现在已经大概有50%甚至以上的新车型都在采用900V的母线电压。以后的趋势甚至会有1000V到1200V母线电压的电动汽车上市。

 
如何满足应急电源特殊要求?


阎金光指出,应急电源对开关管耐压有更高的要求,这也是发布一款1700V碳化硅MOSFET的原因。在应急电源中,不仅要适应更高的输入母线电压,同时还要保证在30VDC时也能够正常工作,这是汽车应急电源功能性安全的指标要求。也就是说,正常情况下是800V母线给牵引逆变器供电,12V低压电池给牵引逆变器的控制电路供电,一旦12V电池出现故障,应急电源就要开始工作,其目的是将800V母线电压降到低压,为牵引逆变器驱动及其它控制电路供电。


出于安全性考虑,作为移动交通工具,汽车在故障情况或撞车时,不能因12V电池坏掉而产生安全性问题,所以汽车对安全性、可靠性的要求非常高。应急电源输入电压适应范围很宽,要求必须能够在母线电压低于60V时仍能提供控制电路所需的功率。


InnoSwitch3-AQ IC采用InSOP-24D封装和AC-DC常见的反激电源拓扑结构,两端电压接电池母线,其输出为牵引逆变器驱动及其它控制电路。在传统方案中,对这么高的输入电压(1200V母线电压),要相应增加MOS管的耐压。所以,对应高母线电压应用是使用StackFET,在低耐压InnoSwitch3-AQ上再叠加另一个MOS管,目的是通过串联增加耐压。但是要开通上面的管子,还要加一些额外电路。现在有了1700V的InnoSwitch3-AQ,就不需要再加这些额外的MOS管和相应的驱动电路。



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