汽车电气化的最新产品和参考设计

在节能减排的大环境下，汽车电动化是大势所趋，在石油自给率低下的中国尤其如此。半导体器件在汽车电动化过程中扮演着重要角色。作为一家半导体领域的大型厂商，美国德州仪器公司(TI)自然在汽车电动化方面拥有雄厚的技术储备。最近，德州仪器中国区汽车业务部总经理张磊先生和汽车业务部模拟技术应用经理师英向我们介绍了TI公司最新的相关产品和参考设计。

张磊先生介绍说，从轻度混合动力到纯电动汽车，新能源车辆不同程度地包含以下四种电子系统：逆变牵引(INV)、电源转换(DC-DC)、电池管理(BMS)和板上充电(OBC)系统。他说，TI在这四个方面都有先进的解决方案。随后，师英先生分别介绍了TI新近推出的相关产品和参考设计。

电池管理(BMS)

TI最近推出了一款新产品BQ79606-Q1精密监视器，它具有用于电动汽车驱动系统的集成硬件保护器。

BQ79606A-Q1支持电气化传动系统中的大型电池组配置。它具有多cell电压同步精确测量、 12V、48V至400V、800V至 1.5 kV范围实现极高测量精度 (<1%误差)、集成辅助ADC，可在扩展温度范围内监控电芯温度，帮助达到道路车辆标准安全标准ISO 26262的最高安全目标，即ASIL D级标准。

基于该新产品，TI推出了新的参考设计TIDA-01537。这是一款高精度混动/电动汽车电池管理系统，可扩展混合动力汽车/电动汽车6S至96S(可扩展至378S)电池监控。该参考设计支持12 V、48 V至400 V 的电池精度(<1%误差)，可实现多cell电压同步精确测量，具有20mm x 40mm的小外形尺寸，可帮助设计人员支持ASIL D级功能安全。

此外，TI还推出了BQ79606A-Q1评估板。该具有集成保护的6通道精密电池监视器采用菊花链通信端口，可堆叠以支持大串数电池包配置(最多64个模块)，售价199美元。

逆变牵引(INV)

TI最近推出了一款集成传感功能的IGBT和SiC隔离式栅极驱动器UCC21710-Q1。它具有先进的监控和保护功能，可帮助提高牵引逆变器和车载充电器的整体系统效率。该产品具有以下特点：

增强系统性能：高驱动强度，峰值电流可达±10A，降低开关损耗。响应时间为200ns的过流检测可实现快速的系统保护。

系统可靠性强：利用业界领先的增强型隔离电容隔离技术，延长绝缘层的使用寿命，抗浪涌能力高达12.8kV。

减小系统尺寸：通过集成的缓冲器和传感器减少外部元件，同时使用隔离的模拟-脉宽调制传感器提供精确的温度、电流或电压感测。

TI现已推出UCC21710-Q1评估板。它提供每通道单独10A峰值输出驱动电流，驱动电压可编程;两个5.7kVrms的增强型隔离通道，支持高达1.7kV的输入电压;带有软关断和钳位的短路保护电路。该评估板售价99美元。

相应地，TI推出了两款混合动力汽车/电动汽车牵引逆变器功率级的新参考设计。参考设计 TIDA-020014是用于混合动力汽车/电动汽车牵引逆变器功率级的3种 IGBT/SiC偏置电源解决方案，参考设计 TIDA-020015是用于IGBT/SiC栅极驱动器的4.2W，4.5V至65V输 入、紧凑型偏置电源。

电源转换(DC-DC)

我们知道，汽车电子系统中有很多需要低电压供电的器件，需要从高电压的电池电源来降压获得。TI最新推出的电源转换产品时65V输入、集成100V/1.5A FET的PSR反激式转换器LM5180-Q1。该产品具有超低静态电流，无需光耦或变压器辅助绕组，可由12V汽车电池直接驱动 ，以降低中间电源轨发生故障的风险。

板上充电(OBC)

电动汽车有两种充电方式：接通交流电时，通过车载AC-DC充电器进行充电;用电桩的直流快速充电时，绕过车载AC-DC系统直接为电池组充电。TI最新推出了一个适用于直流快速充电的3相SiC参考设计。

三电平、三相SiC AC/DC转换器双向参考设计 TIDA-010039可达到98%的功率转换效率，满足Combo-1电动汽车充电标准，在800V直流充电电压时输出可达10 kW。 同时，它为V2X提供了模组化设计，易于双向工作。

最后介绍一款TI新近推出的用于电动汽车的高精度温度传感器TMP235-Q1。这是为动力总成系统设计的高精度模拟温度传感器，在千瓦级的功率等级下保护动力总成系统免于过热损伤。它具有非常高的测量精度，在-40°C至150°C的全工作环境温度范围内，典型精度为±0.5°C。如此高的温度测量精度为监控电动汽车动力系统的工况算法提供了数据基础。