电子发烧友网报道(文/吴子鹏)当前,在“双碳”目标下各行各业都在着力减少碳排放,尤其是交通运输行业的电子电气系统设计升级,取得了显著的成果。当然,目前对于新能源汽车而言,续航焦虑依然存在,续航里程依然需要不断提升。
在德州仪器(TI )UCC5880-Q1 SiC栅极驱动器新品发布会上,该公司混动汽车/电动汽车部门总经理吴万邦 (Mark Ng)表示,在汽车半导体创新领域,德州仪器有四大目标:
帮助用户更大限度地延长汽车行驶里程;
帮助客户改进电动汽车的充电性能和效率;
让电动汽车变得更加经济实惠;
帮助客户设计安全可靠的电动汽车。
我们都知道,在新能源汽车的创新中,逆变器是一个重要的着力点,车子的性能和舒适性由逆变器和电机来决定。吴万邦指出,在进行电动汽车高压电源以及电驱动设计时,德州仪器的客户也有四大目标:
设计出更高效的牵引逆变器;
提高系统的功率密度;
设计出高安全可靠性的系统;
降低系统复杂度,用更少的元器件实现相同功能。
他认为,德州仪器UCC5880-Q1栅极驱动器能够帮助汽车行业的客户实现上述四大目标。
UCC5880-Q1的性能优势和系统优势
综合而言,用户可以基于UCC5880-Q1实现更安全、更高效、更可靠的碳化硅(SiC)和绝缘栅双极晶体管(IGBT)牵引逆变器,这款器件具有很多突出的优势。
首先是性能方面的优势。UCC5880-Q1是一款具有动态可编程驱动强度的双路输出分离驱动器,提供±15A和±5A驱动电流输出,以及用于在没有SPI时进行驱动强度调整的数字输入引脚 (GD*);具有增强性的系统管理,该器件集成10位ADC,可用于精准监测电源开关温度、驱动器内核温度、DESAT引脚电压、VCC2电压、相电流和直流链路电压;提供适用于汽车应用的高级保护功能,包括过流保护、过热保护(PTC、NTC 或二极管)以及DESAT检测等;高度可配置,UCC5880-Q1的关键性能参数和阈值可使用SPI进行配置,因此该器件几乎可与任何SiC MOSFET或IGBT一同使用;可实现更低的系统成本,SPI通信接口以及集成的监控和保护功能,可降低设计复杂性、减少外部元器件成本。
UCC5880-Q1简化原理框图,图源:德州仪器
吴万邦强调,UCC5880-Q1除了本身是一款高性能的器件,也是德州仪器牵引逆变器整体解决方案的一部分。“除了隔离式栅极驱动器,德州仪器在整个牵引逆变器系统中还提供包括满足ASIL-D的MCU、C2000™实时控制器、反激式控制器(可以充当系统的辅助供电)等。”
“针对牵引逆变器应用,德州仪器不只提供芯片级解决方案,还提供整套系统解决方案。”他在此讲到。
进一步提高新能源汽车续航
基于上述优势性能,UCC5880-Q1能够帮助新能源汽车实现更高的续航里程。吴万邦介绍称,UCC5880-Q1驱动器通过更低的系统成本,以及对驱动能力的实时调节,可以将逆变器系统效率提升最大约2%,从而延长电动汽车行驶里程。
他举例称,如果用户每周充三次电,每次充电都可以提升11公里的行驶里程,一年下来行驶里程可以提升约1600公里。
为了帮助用户更好地了解和使用UCC5880-Q1栅极驱动器,德州仪器还提供了设计和开发资源,包括UCC5880INVERTEREVM评估板,UCC5880-Q1 20A隔离式可调IGBT/SiC MOSFET栅极驱动器评估模块,PSpice® for TI工具,以及TIDM-02014参考设计等。其中,PSpice® for TI工具可提供帮助评估模拟电路功能的设计和仿真环境。
吴万邦指出,在UCC5880INVERTEREVM评估板上,德州仪器把UCC5880-Q1驱动器和辅助供电模块 UCC14141-Q1集成在一起,整体驱动电路的元器件数量非常少,所占面积也很小,可以用于直接驱动基于Wolfspeed XM3 SiC的半桥电源模块用于大功率设计。
总结
目前,新能源汽车逆变器系统的效率已经达到了一个很高的水平,进一步提升的难度越来越大,因此除了器件层面的创新以外,系统级创新会显得更为重要,能够从效率、功耗、面积和成本等方面做综合的评估和提升。德州仪器UCC5880-Q1驱动器是一颗性能领先的器件,但其系统级优势带来的赋能价值更加不容忽视。
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