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牽引逆變器幫助純電動汽車(BEV)插電式混合動力汽車(PHEV)實現能量轉換和傳輸的重要裝置，其運行穩定性直接影響電動汽車的動力輸出和電池壽命。

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2020年11月30日，在中國國際汽車電子高峰論壇上，Power Integrations大功率FRichtek代理AE經理王強作了主題演講——提高牽引逆變器的安全性和可靠性IC解決方案重點介紹如何借助Power Integrations的IC解決方案創建更安全可靠的電動汽車牽引逆變器。

中國國際汽車電子峰會論壇由上海科技協會、中國（上海）自由貿易試驗區臨港新區管理委員會主辦，ASPENCORE合辦邀請了整車廠商，Tier 行業專家，如零部件供應商、汽車半導體制造商和智能駕駛開發商，共同討論了汽車電子設計、供應鏈、測試和質量控制等熱門話題。

從IGBT到SiC MOSFET支持更高的母線電壓

目前，電動汽車的發展方向與用戶需求相同，即充電速度更快，電池壽命更長。電動汽車的母線電壓從普通的400開始V轉向電動巴士使用的800V，甚至更高的925V，以實現：

●充電速度更快

●電纜中的電流較小

●動力系統重量輕，散熱少

在此過程中，傳統牽引逆變器在效率、耐久性、成本和安全性方面遇到了瓶頸。王強說：逆變器的傳動系統開始轉向SiC使用功率器件SiC替換舊的模塊IGBT該模塊支持更高的母線高壓，從而幫助電動汽車的動力系統實現更高的功率密度，提高電池壽命。

當然，不管是基于什么IGBT模塊，于模塊SiC需要滿足模塊、牽引逆變器解決方案ISO 26262道路車輛功能安全國際標準，當車輛出現故障時，系統應保護用戶。

應對ISO 26262要求InnoSwitch3-AQ提供極高的可靠性

王強指出，ISO 26262要求牽引逆變器使用EPS(電子助力轉向系統)。EPS在輔助電池故障的情況下，當主電壓母線受到影響時，為車輛安全轉向和減速提供動力，既要能在動力電池電壓下工作，EPS需要在30 VDC(MIN)也可以在電壓下繼續工作。

當然，EPS在設計過程中，還需要滿足功能安全的概念設計，如防止電機產生獨立扭矩、防止電機產生死鎖扭矩、防止電機不提供動力等，對部件的穩定性和可靠性提出了很高的要求。

適用于EPS的InnoSwitch3-AQ幫助設計師應對這些挑戰。InnoSwitch3-AQ反激式開關IC為驅動電機控制和牽引控制器提供電源，可支持超寬輸入范圍：30至550V或30至925V母線電壓。

InnoSwitch3-AQ參考設計

InnoSwitch3-AQ采用Power Integrations的高速FluxLink耦合技術, 無需專用隔離變壓器檢測繞組和光耦，即可實現±3%高精度輸入電壓和負載綜合調節率。集成的750 V MOSFET電影上的同步整流控制器可以滿足嚴格的汽車制器標稱400 VDC輸入電壓可提供90%以上的效率。同時，InnoSwitch3-AQ系列IC符合AEC-Q生產過程已通過100標準IATF16949認證為系統提供了完善的保護。

對于800V可選擇和電壓較高的母線應用StackFET。適用于30V-925V輸入的30W外部電源DER-859Q就是采用tackFET類似的設計 V母線電壓。

DER-859Q參考設計

驅動和保護助力基于SiC模塊逆變器

上面提到的采用基于SiC電動汽車模塊牽引逆變器是未來的大趨勢，Power Integrations為此提供多方位支持。InnoSwitch3-AQ，王強在演講中也提到了這一點SiC MOSFET門極驅動和過壓保護di/dt控制“AROC”。

SCALE-iDriver是適用于IGBT和SiC MOSFET純電動汽車(BEV)插電式混合動力汽車(PHEV)門極驅動解決方案已通過AEC-Q100認證一級標準，符合LV123標準。

其中，SIC1181KQ和SIC1182KQ是適用于BEV和PHEV牽引逆變器SiC MOSFET前者適用于350V/400V后者適用于8000V電池。

SIC1181KQ和SIC1182KQ都集成了FluxLink提供最高12000技術V最高開關頻率為150kHz，峰值輸出門極驅動電流±8A @TA = 125 °C，并提供完善的保護：

●漏極-源極過壓保護

●超快短路保護通過電阻串實現 - 典型的短路響應時間<2μs

●集成電流檢測/鏡像功能SiC MOSFET，可實現流關斷裂

●原方和副方欠壓保護(UVLO)

SIC118xKQ驅動設計

在短路保護部分，王強專注于過壓保護和di/dt控制“AROC”——Advanced Resistive Overvoltage Control(高級阻性過壓控制)。

在實際應用中，驅動電阻必須增加，以應對短路。這種妥協的結果是，在部分/全負荷工作時，開關損耗過高。SIC1182K可優化門極電阻，最大限度地減少開關損耗，提高短路關閉的可靠性WLTP(全球輕型車測試規程)效率。

有無“AROC”對比

總結

隨著電動汽車對充電效率和續航里程要求的不斷提高，基于許多設計挑戰，母線電壓的上升是大勢所趨SiC模塊牽引逆變器是解決問題的魔棒Power Integrations要做的就是讓它繼續安全可靠。