3487
过去，连接发动机与动力系统的核心装置是变速箱。电动汽车时代来临，牵引逆变器成功代替变速箱，成为电力驱动系统中的核心。然而随着电动汽车续航里程的进一步增长，对牵引逆变器的要求也水涨船高。
牵引逆变器是电动汽车动力系统核心的关键部件，可以把直流电能转变成交流电来驱动马达。逆变器可以直接影响电池电量，并最终影响消费者的驾驶体验。它负责安全、准确、高效地控制电动马达，以实现续航里程、响应能力、平稳性、牵引力和操控性。
近日，德州仪器（TI）推出一款高集成度的功能安全合规型隔离式栅极驱动器UCC5880-Q1，助力工程师设计更高效的牵引逆变器，并更大限度地延长电动汽车 (EV) 行驶里程。这款增强型隔离式栅极驱动器提供的功能可使电动汽车动力总成工程师能够在提高功率密度、降低系统设计复杂性和成本的同时实现其安全和性能目标。
逆变器的四大挑战
发布会上，TI分享了他们在半导体创新领域的四大目标：第一，帮助用户更大限度地延长汽车行驶里程；第二，帮助我们的客户改进电动汽车的充电性能和效率；第三，通过半导体技术的创新和更迭，让电动汽车变得更加经济实惠；第四，因为汽车行驶涉及安全问题，我们致力于帮助客户设计安全可靠的电动汽车。总结一下，就是要更高的续航里程，更快的充电速度以及更低的电池成本。
此外，在在进行电动汽车高压电源以及电驱动设计时，TI的客户也提出了四大目标。第一，希望设计出更高效的牵引逆变器；第二，需要提高功率密度，在输出相同功率的情况下减小体积，或是在相同体积的情况下输出更大功率；第三，需要设计出高可靠性的系统，因为牵引逆变器和动力相关，安全可靠非常重要；第四，虽然系统要求不断提高，但从设计的角度还是需要降低系统复杂度，使用更少的元器件设计出相同功能的系统。
然而要真正解决这四大挑战并不容易。从设计人员的角度来看，牵引逆变器需要有更大的功率，还需要实现安全、可靠和高效。市面上，牵引逆变器产品的效率已经达到了90% 以上，继续优化比较困难，更高压的设计需求和新半导体器件的使用，会带来产品结构更迭和散热限制等挑战。
据悉，本次TI的新产品可以解决以上四个挑战。设计人员根据工况提高牵引逆变器的整体效率；产品的高集成度还可以帮助客户降低设计复杂度，并提高系统功率密度。同时，芯片符合功能安全 ASIL-D 设计标准，所以系统的可靠性就可以实现很大的提升。
值得注意的是，使用TI的器件优化系统后，牵引逆变器的运行效率可以提升最大约 2%。TI介绍，目前的产品效率已经很高，牵引逆变器高压模块从 IGBT 换成 SiC 后还会带来新的挑战，所以即使是 2% 的提升，对系统设计来说都是非常高的提升。
碳化硅的作用
数据指出，如果能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%，也就是说，若用户每周充三次电，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。
怎么才能实现更快速、更安全、更高效地调节驱动？碳化硅可以实现更高的开关速度，从系统效率的角度来说，开关速度越快，开关损耗越低，效率也就越高；从系统可靠性的角度来说，开关速度越快，可能导致更大的电压过冲，进而影响模块可靠性。TI提供的可调驱动功能可以让用户实现开关速度和电压过冲的平衡。通过对系统不同工况下的驱动能力调节，以及每次开关周期中导通和关断电流能力的调节，UCC5880-Q1可以帮助用户实现更高的效率和系统可靠性
汽车制造商可以使用 UCC5880-Q1 进行设计，构建更安全、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，使其具备实时可变的栅极驱动能力、串行外设接口 (SPI)、功率模块监控和保护以及功能安全诊断。
此外，UCC5880-Q1 具有 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。工程师可以使用 SiC EV 牵引逆变器参考设计，进一步简化设计并快速设计出一套更高效的牵引逆变器系统原型。这种经过测试的可定制设计包括 UCC5880-Q1、辅助电源模块、实时控制 MCU 和高精度传感器。
电动汽车在近几年飞速发展，离不开汽车续航的快速增长。而续航成长的“质变”，正是由一个又一个UCC5880-Q1这样的“量变”来推动的。未来，TI 借助先进的高压技术和芯片技术的创新，帮助用户设计更加高效且更加可靠的牵引逆变器，从而进一步延长电动汽车的行驶里程。
