TI創(chuàng)新集成變壓器技術(shù)助力電動(dòng)汽車“減負(fù)”

　　北京時(shí)間2021年9月28日，德州儀器(TI)舉辦了新品媒體發(fā)布會(huì)。會(huì)上德州儀器（TI）汽車系統(tǒng)工程與市場(chǎng)營(yíng)銷部門總監(jiān)Ryan Manack為我們介紹了1.5W隔離式直流/直流偏置電源模塊UCC14240-Q1。UCC14240-Q1使用專有集成變壓器技術(shù)，可幫助設(shè)計(jì)人員將電源解決方案的尺寸減小一半，以便用于電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力汽車、電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和并網(wǎng)逆變器等高壓環(huán)境。

　　隨著電動(dòng)汽車市場(chǎng)蓬勃發(fā)展，汽車設(shè)計(jì)工程師不斷努力提高效率和可靠性，并降低電動(dòng)汽車動(dòng)力總成系統(tǒng)（在整車質(zhì)量中占比最大）的重量。為實(shí)現(xiàn)更小、更可靠的系統(tǒng)以延長(zhǎng)行駛里程，工程師改為使用分布式電源架構(gòu)，在這種架構(gòu)方案中，隔離式柵極驅(qū)動(dòng)器配有專用的偏置電源，因此可以提高系統(tǒng)對(duì)單點(diǎn)故障的反應(yīng)能力。當(dāng)其中一個(gè)偏置電源失效，其他偏置電源及其配套的柵極驅(qū)動(dòng)器仍可正常運(yùn)行，有助于使汽車在道路上安全行駛。

　　Ryan Manack表示，“UCC14240-Q1分布式電源由六個(gè)偏置電源組成，且能夠?qū)⒔鉀Q方案尺寸縮小至3.5mm高，能夠焊接在PCB的每個(gè)方面。使用UCC14240-Q1能夠提高功率密度、實(shí)現(xiàn)超低EMI以及1%的精度?！?/p>

專有集成技術(shù)為電動(dòng)汽車減負(fù)

　　電動(dòng)汽車的偏置電源正在發(fā)生變化。工廠自動(dòng)化和機(jī)器人等其他應(yīng)用中的傳統(tǒng)電機(jī)控制使用具有多個(gè)輸出繞組的集中式電源為隔離式柵極驅(qū)動(dòng)器提供電壓。Ryan Manack說：“雖然這些電路已經(jīng)存在了幾十年而且眾所周知，但汽車對(duì)安全和冗余的嚴(yán)格要求以及追求更輕重量和降低高度的趨勢(shì)變得更加重要。”因此電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)需要采用更先進(jìn)且體積更小的集成式變壓器模塊。

　　德州儀器表示，UCC14240-Q1是業(yè)界最小、最精確的1.5W隔離式DC/DC電源模塊。UCC14240-Q1雙路輸出電源模塊的效率為60%，比傳統(tǒng)的偏置電源高一倍，同時(shí)功率密度翻倍，而且有助于提高汽車行駛里程。在105°C的環(huán)境溫度下，UCC14240-Q1的功率超過1.5W，支持工程師在高頻率下驅(qū)動(dòng)絕緣柵雙極晶體管(IGBT)、碳化硅(SiC)和氮化鎵(GaN)開關(guān)。

簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)成本

　　TI的集成變壓器技術(shù)為系統(tǒng)帶來了明顯的尺寸效益。變壓器集成在電路板內(nèi)部，使解決方案與傳統(tǒng)方案相比，降低了7mm以上，低至3.55mm。薄型設(shè)計(jì)也支持將模塊安裝在印刷電路板的任意一側(cè)，為工程師帶來充分的靈活性。此外，TI解決方案的額定絕緣電壓更高，為3000VRMS。

　　TI的集成設(shè)計(jì)將這些功能融入電路板中，消除了對(duì)復(fù)雜外部組件的需求，只需安裝一個(gè)去耦電容和電壓+電流設(shè)置電阻即可使用。不再需要反激式和推挽式電路中常見的平衡漏感和一個(gè)到二個(gè)電容的變壓器設(shè)計(jì)，為設(shè)計(jì)工程師節(jié)省了大量的開發(fā)時(shí)間。

　　UCC14240-Q1具有尺寸和效率方面的優(yōu)勢(shì)還能幫助工程師實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)更高的功率密度和系統(tǒng)效率，使汽車在每次充電后行駛更遠(yuǎn)的里程。

分布式電源架構(gòu)

　　Ryan Manack在介紹分布式電源架構(gòu)時(shí)表示“傳統(tǒng)系統(tǒng)使用單一變壓器會(huì)帶來一些不便。首先單一變壓器體積大、成本高，并且占據(jù)很大的空間，且在結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制方面表現(xiàn)不佳。其次，一旦該變壓器或電源出現(xiàn)問題，整個(gè)系統(tǒng)亦會(huì)癱瘓。而在分布式系統(tǒng)中，如果某個(gè)偏置電源或柵極驅(qū)動(dòng)器出現(xiàn)故障，其余五個(gè)偏置電源仍在工作，汽車也將進(jìn)入安全模式，自動(dòng)?？吭诼愤叺却乱徊讲僮鳌７植际郊軜?gòu)實(shí)現(xiàn)了體積更小、重量更輕，抗振性更佳的優(yōu)點(diǎn)?！?/p>