多措并举，Power Integrations让牵引逆变器更安全可靠
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近日，在中国国际汽车电子高峰论坛上，Power Integrations大功率FAE经理王强作主题演讲——《提高牵引逆变器安全可靠性的IC解决方案》，重点介绍了如何借助Power Integrations的IC解决方案打造更安全可靠的电动汽车牵引逆变器。
【图为PI公司大功率FAE经理王强作主题演讲】 中国国际汽车电子高峰论坛由上海市科学技术协会、中国（上海）自由贸易试验区临港新片区管理委员会指导，上海市集成电路行业协会主办，ASPENCORE合办，邀请了整车厂商、Tier 1零部件供应商、汽车半导体厂商和智能驾驶开发商等业界专家，共同探讨汽车电子的设计、供应链、测试及质量控制等热门话题。
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从IGBT到SiC MOSFET
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支持更高的母线电压
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充电速度更快
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电缆中的电流更小
- 动力系统重量更轻、散热更少
在此过程中，传统牵引逆变器在效率、续航、成本和安全性等方面都遇到了瓶颈。王强认为：“逆变器的传动系统开始转向基于SiC的功率器件，使用SiC模块替换旧有的IGBT模块，以支持更高的母线高压，进而帮助电动汽车的动力系统实现更高的功率密度，提升电池的续航能力。” 当然，不管是基于IGBT模块，还是基于SiC模块，牵引逆变器解决方案都需要满足ISO 26262《道路车辆功能安全》国际标准，当车辆发生故障时，系统要保护用户。
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应对ISO 26262要求
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InnoSwitch3-AQ提供极高的可靠性
王强指出，ISO 26262要求在牵引逆变器中使用EPS（电子助力转向系统）。EPS在辅助电池失效的情况下，为车辆安全转向和减速提供动力，既要能够在动力电池电压下工作，当主电压母线受到影响时，EPS需要在30 VDC(MIN)电压的情况下也能够继续工作。 当然，EPS在设计过程中也需要满足功能安全概念设计，比如防止电机产生自主扭矩，防止电机产生死锁扭矩，以及防止电机不提供动力等等，以上这些对元器件的稳定性和可靠性提出了很高的要求。 适用于EPS的InnoSwitch3-AQ可以帮助设计者应对这些挑战。InnoSwitch3-AQ反激式开关IC从高压直流母线取电，为驱动电机控制和牵引控制器提供供电，能够支持超宽输入范围：30至550V或30至925V母线电压。
【DER-859Q参考设计】
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驱动和保护
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助力基于SiC模块的逆变器
上面已经提到，采用基于SiC模块的牵引逆变器对于电动汽车而言是未来的大趋势，Power Integrations为此提供了多方位的支持。除了InnoSwitch3-AQ，演讲中王强还提到了SiC MOSFET门极驱动器以及过压保护和di/dt控制“AROC”。
SCALE-iDriver是适用于IGBT和SiC MOSFET的纯电动汽车(BEV)和插电式混合动力汽车(PHEV)门极驱动器解决方案，已通过AEC-Q100认证1级标准，并符合LV123标准。
其中，SIC1181KQ和SIC1182KQ是适用于BEV和PHEV牵引逆变器的SiC MOSFET门极驱动器，前者适合350V/400V电池，后者适合800V电池。
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漏极-源极过压保护
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通过电阻串实现超快短路保护 - 典型短路响应时间<2µs
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针对集成电流检测/镜像功能的SiC MOSFET，可实现过流关断
- 原方和副方欠压保护(UVLO)
【SIC118xKQ驱动设计】
【有无“AROC”对比】
【图为在中国国际汽车电子高峰论坛期间观众参观PI展台并和PI技术人员交流】
总结
随着电动汽车对充电效率和续航里程的要求不断提高，母线电压升高是大势所趋，这也伴随着很多设计挑战，基于SiC模块的牵引逆变器是化解难题的“魔法棒”，而Power Integrations要做的就是让其持续安全可靠。
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