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

　　北京時間2021年9月28日，德州儀器(TI)舉辦了新品媒體發(fā)布會。會上德州儀器（TI）汽車系統(tǒng)工程與市場營銷部門總監(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)計人員將電源解決方案的尺寸減小一半，以便用于電動汽車、混合動力汽車、電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)和并網(wǎng)逆變器等高壓環(huán)境。

　　隨著電動汽車市場蓬勃發(fā)展，汽車設(shè)計工程師不斷努力提高效率和可靠性，并降低電動汽車動力總成系統(tǒng)（在整車質(zhì)量中占比最大）的重量。為實現(xiàn)更小、更可靠的系統(tǒng)以延長行駛里程，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)動器配有專用的偏置電源，因此可以提高系統(tǒng)對單點故障的反應(yīng)能力。當(dāng)其中一個偏置電源失效，其他偏置電源及其配套的柵極驅(qū)動器仍可正常運行，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的每個方面。使用UCC14240-Q1能夠提高功率密度、實現(xiàn)超低EMI以及1%的精度?！?/p>

專有集成技術(shù)為電動汽車減負(fù)

　　電動汽車的偏置電源正在發(fā)生變化。工廠自動化和機(jī)器人等其他應(yīng)用中的傳統(tǒng)電機(jī)控制使用具有多個輸出繞組的集中式電源為隔離式柵極驅(qū)動器提供電壓。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變得更加重要?！币虼穗妱悠噭恿ο到y(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)動絕緣柵雙極晶體管(IGBT)、碳化硅(SiC)和氮化鎵(GaN)開關(guān)。

簡化設(shè)計成本

　　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)計將這些功能融入電路板中，消除了對復(fù)雜外部組件的需求，只需安裝一個去耦電容和電壓+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到二個電容的變壓器設(shè)計，為設(shè)計工程師節(jié)省了大量的開發(fā)時間。

　　UCC14240-Q1具有尺寸和效率方面的優(yōu)勢還能幫助工程師實現(xiàn)設(shè)計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)時表示“傳統(tǒng)系統(tǒng)使用單一變壓器會帶來一些不便。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，整個系統(tǒng)亦會癱瘓。而在分布式系統(tǒng)中，如果某個偏置電源或柵極驅(qū)動器出現(xiàn)故障，其余五個偏置電源仍在工作，汽車也將進(jìn)入安全模式，自動?？吭诼愤叺却乱徊讲僮?。分布式架構(gòu)實現(xiàn)了體積更小、重量更輕，抗振性更佳的優(yōu)點?！?/p>