PI全新汽车级开关电源IC，不止降耗增效这么简单！

随着汽车部件的电动化、自动化程度不断提高，确保汽车系统的可靠性现已成为整个半导体供应链的核心目标。

为了给业内提供一种更为先进的解决方案，近日全球领先的高压集成电路供应商Power Integrations（以下简称“PI”）扩充了旗下InnoSwitch™3-AQ产品系列阵容，研发并推出了两款符合AEC-Q100标准、额定电压1700V的汽车级开关电源IC，旨在增强系统可靠性，并缓解元器件采购所面临的挑战。

我们都知道，电力电子器件的发展历史大致可分为三个阶段，即硅晶闸管（可控硅）、IGBT（绝缘栅双极型晶体管），以及近几年刚刚显露头角的碳化硅（SiC）系列大功率半导体器件。其中，碳化硅属于第三代半导体材料。与普通的硅材料相比，碳化硅的优势非常突出，它不仅克服了普通硅材料的某些缺点，更是在功耗上有着出色的表现，因而成为了电力电子领域目前最具前景的半导体材料。而此次PI推出的全新IC，正是基于碳化硅而设计的。

据PI技术培训经理Jason Yan介绍，InnoSwitch3-AQ 1700V器件是业界首款采用碳化硅（SiC）初级开关MOSFET的汽车级开关电源IC，可以提供高达70W的输出功率，主要用于600V和800V纯电池和燃料电池乘用车，以及电动巴士、卡车和各种工业电源应用。

与传统的硅MOSFET相比，碳化硅MOSFET具有耐高温、耐腐蚀、导热快、强度高、硬度高、耐磨性好、抗热抗震性好、导热系数大，以及抗氧化性好等优胜功能。碳化硅MOSFET不仅适合于从600V到10kV的广泛电压范围，同时具备单极型器件的卓越开关性能。具体来说，碳化硅器件能以硅器件数倍的速度进行开关。开关频率越高，电感和电容等储能和滤波部件就越容易实现小型化；电能损失降低，发热量就会相应减少，因此可以实现电力转换器的小型化。

“采用1700V耐压的碳化硅之后，高度集成的InnoSwitch IC可将整个电源的元件数量减少多达50%，大量节省了电路板空间。现在我们能以更少的元件来做应急电源的设计，这将大幅提高汽车的安全性和系统的可靠性。”Jason Yan如是说。

不过，碳化硅优势之余，也存在着成本偏高的问题。针对这一问题，Jason Yan却有着不同的看法：“其实汽车并不像消费类电子那么的在乎成本，它更加在乎的是安全性与可靠性。如果一辆汽车因为某些原因被召回的话，那它的成本损失将是相当大的，同时对这个品牌效应影响也是很严重的。所以，我们是按照整体方案的性能来计算成本的。”

按照Jason Yan的说法，虽然SiC材料价格成本偏高，但其对提高效率和续航里程，以及对增强系统可靠性等方面，均有着明显的优势。因此从这个角度来看，采用碳化硅MOSFET还是比较划算的。

“除此之外，我们把母线电压提高到1000V以上之后，也可以加快电动汽车的充电速度。”Jason Yan补充道。

无论对于车主，还是汽车厂商，大家除了关心续航里程之外，充电功率也是不能忽视的一项硬指标。

学过物理的都应该知道，根据电功率公式P=IU可知，要想提升充电功率，要么提升电压，要么提升电流。而在功率相同的情况下，电压越高，通过汽车线路的电流越小，由焦耳定律Q＝I²Rt可知，产生的功率损耗也就越小。因此，提高电池组电压，既可以减小能量/功耗损失，同时又能增加电机驱动效率。这也就是为什么越来越多的汽车制造商将“提高母线电压”作为自己下一阶段的发展方向。

根据官方提供的参数，InnoSwitch3-AQ 1700V器件采用了紧凑的InSOP™-24D封装，使用FluxLink™反馈链路，可以为次级侧控制提供高达5000V有效值电压的加强绝缘。FluxLink技术可直接检测输出电压，其优势在于可提供高精度的控制，以及极其快速的动态响应特性。在无需借助外部电路的情况下，电源在30V输入电压下即可工作，这对满足功能安全的要求至关重要。其他保护功能包括输入欠压保护、输出过压保护和过流限制。

此外，全新IC内部还集成了同步整流和准谐振（QR）/CCM反激式控制器，可以实现90%以上的效率，轻松满足最严格的OEM厂商要求。采用此方案的电源空载功耗可低于15mW，可以降低电池管理系统当中电池的自放电。

当然，InnoSwitch3-AQ 1700V器件也适用于高输入电压的工业类应用，以集成解决方案取代分立的控制器加MOSFET设计，节省空间、时间和成本，同时提高可再生能源、工业电机驱动、电池储能和电表等应用的可靠性。

不难看出，作为目前市场上唯一一款通过AEC-Q100认证且高度集成的1700V开关IC，其“高输入电压，高输出精度”的优势将为业界树立全新性能标杆！