得益于電池技術(shù)的不斷進(jìn)步以及整車(chē)系統(tǒng)優(yōu)化和智能化控制，如今電動(dòng)汽車(chē)的行駛里程已經(jīng)有了十足的提升，目前純電動(dòng)汽車(chē)最多可以跑大約700公里（部分車(chē)型配置甚至更高），但充電畢竟不像加油那么“痛快”，相關(guān)企業(yè)在延長(zhǎng)行駛里程方面的努力不曾停止。

在電動(dòng)汽車(chē)中，牽引逆變器（Traction Inverter）是電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分，通常會(huì)裝在車(chē)尾，它通過(guò)將電池的直流電轉(zhuǎn)換為交流電、控制電機(jī)的輸出、對(duì)整車(chē)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化等方式，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)和系統(tǒng)優(yōu)化。牽引逆變器的效率和性能直接影響電動(dòng)汽車(chē)單次充電后的行駛里程。

在電動(dòng)汽車(chē)高電壓電源轉(zhuǎn)換以及電驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)者常常面臨四大挑戰(zhàn)：第一，設(shè)計(jì)更高效的牽引逆變器；第二，提高功率密度；第三，設(shè)計(jì)高可靠性的系統(tǒng)；第四，降低系統(tǒng)復(fù)雜度。

“UCC5880-Q1增強(qiáng)型隔離柵極驅(qū)動(dòng)器 可以解決以上四個(gè)挑戰(zhàn)?！?a class="innerlink" href="http://ihrv.cn/tags/德州儀器" target="_blank">德州儀器混動(dòng)汽車(chē)/電動(dòng)汽車(chē)部門(mén)總經(jīng)理吳萬(wàn)邦 (Mark Ng)表示，“使用 UCC5880-Q1 的可調(diào)驅(qū)動(dòng)技術(shù)，設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)工況提高牽引逆變器的整體效率；產(chǎn)品的高集成度還可以幫助客戶(hù)降低設(shè)計(jì)復(fù)雜度，并提高系統(tǒng)功率密度。同時(shí)，芯片符合功能安全 ASIL-D 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，可以很大地提升系統(tǒng)的可靠性?！?/p>

（圖源：TI公司）

更大限度地延長(zhǎng)電動(dòng)汽車(chē)行駛里程

對(duì)設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō)，牽引逆變器需要有更大的功率，還需要實(shí)現(xiàn)安全、可靠和高效。市面上，牽引逆變器產(chǎn)品的效率已經(jīng)達(dá)到了 90% 以上，繼續(xù)優(yōu)化是比較困難的，因?yàn)楦邏旱脑O(shè)計(jì)需求和新半導(dǎo)體器件的使用，會(huì)帶來(lái)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)更迭和散熱限制等挑戰(zhàn)。據(jù)吳萬(wàn)邦介紹，使用德州儀器的器件優(yōu)化系統(tǒng)后，預(yù)估牽引逆變器的運(yùn)行效率可以提升約 2%。

UCC5880-Q1 是一款最大 20A 的 SiC ，具有多種保護(hù)功能，適用于汽車(chē)應(yīng)用中的牽引逆變器。其柵極驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度介于 5A 至 20A 之間，并且可通過(guò)一個(gè) 4MHz 雙向串行外設(shè)接口SPI總線(xiàn)或三個(gè)數(shù)字輸入引腳進(jìn)行調(diào)整。圖 4 展示了實(shí)現(xiàn)可變柵極驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度的雙分離輸出的實(shí)現(xiàn)方案。

UCC5880-Q1 的雙路輸出分離柵極驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)（圖源：TI公司）

通過(guò)以 20 A 到 5 A 的幅度實(shí)時(shí)改變柵極驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度，設(shè)計(jì)人員可以使用 UCC5880-Q1 柵極驅(qū)動(dòng)器更大限度地減少 SiC 開(kāi)關(guān)功率損耗，將系統(tǒng)效率提高多達(dá) 2%，從而將每次電動(dòng)汽車(chē)充電后的行駛里程延長(zhǎng)多達(dá) 11公里。對(duì)于每周為車(chē)輛充電三次的電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)來(lái)說(shuō)，年行駛里程可延長(zhǎng) 1 600 多公里。

此外，UCC5880-Q1還符合 ISO 26262 功能安全設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，可以支持設(shè)計(jì)人員更快速、更安全、更高效地設(shè)計(jì)牽引逆變器系統(tǒng)。

目前汽車(chē)級(jí)UCC5880-Q1 現(xiàn)支持預(yù)量產(chǎn)，芯片采用 10.5mm x 7.5mm 32 引腳 Shrink Small-Outline Package (SSOP) 封裝，TI官網(wǎng)還提供技術(shù)文章并可申請(qǐng)?jiān)u估板。

據(jù)悉，UCC5880-Q1現(xiàn)已有合作的項(xiàng)目是全球頭部的車(chē)廠(chǎng)和 Tier1，國(guó)內(nèi)也有客戶(hù)已經(jīng)開(kāi)展合作，項(xiàng)目落實(shí)會(huì)在芯片正式量產(chǎn)之后。

面向系統(tǒng)提供整體解決方案

針對(duì)牽引逆變器趨勢(shì)，TI可以面向系統(tǒng)提供整體的解決方案。除了隔離式柵極驅(qū)動(dòng)器，還包括 ASIL-D 的 MCU、C2000? 實(shí)時(shí)控制器、反激式控制器；針對(duì)分布式輔電等未來(lái)趨勢(shì)，TI還有全集成式的輔助供電模塊、隔離電壓/電流檢測(cè)采樣、隔離電源檢測(cè)等。

面向整個(gè)系統(tǒng)引領(lǐng)市場(chǎng)的創(chuàng)新型 IP 開(kāi)發(fā)（圖源：TI公司）

吳萬(wàn)邦表示，TI 不只提供芯片級(jí)解決方案，還提供整套系統(tǒng)解決方案。TI和碳化硅模塊供應(yīng)商 Wolfspeed 一起合作設(shè)計(jì)了一個(gè)800V/300kW的碳化硅牽引逆變器參考設(shè)計(jì)。除了原理圖和 PCB 布線(xiàn)，TI還提供實(shí)物可供客戶(hù)評(píng)估。這套系統(tǒng)的很多功能，包括柵極驅(qū)動(dòng)、輔助供電、隔離供電、MCU，都是使用 TI 的芯片方案來(lái)完成設(shè)計(jì)的。

800V/300kW SiC 電動(dòng)汽車(chē)牽引逆變器參考設(shè)計(jì)（圖源：TI公司）

投資高壓電源技術(shù)

TI 同時(shí)也在投資高壓電源技術(shù)。在電動(dòng)汽車(chē)中，高電壓技術(shù)不只會(huì)用在牽引逆變器中，還會(huì)用在車(chē)載充電器 OBC 和高壓轉(zhuǎn)低壓的 DC/DC 中。該技術(shù)涵蓋氮化鎵、隔離式柵極驅(qū)動(dòng)器、輔助電源模塊、C2000 實(shí)時(shí)控制器四類(lèi)產(chǎn)品。

TI 正在投資研發(fā)高電壓電源轉(zhuǎn)換技術(shù)（圖源：TI公司）

TI 在高壓技術(shù)領(lǐng)域有三個(gè)目標(biāo)。第一，通過(guò)半導(dǎo)體器件的創(chuàng)新，幫助用戶(hù)更大限度地減少開(kāi)關(guān)損耗；第二，通過(guò)小體積設(shè)計(jì)，包括簡(jiǎn)化外圍器件，幫助用戶(hù)提高功率密度；第三，通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新，更大限度提高功率管的開(kāi)關(guān)速度，并增強(qiáng)驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度。

吳萬(wàn)邦透露，TI 在高壓半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域的投入非常大。TI內(nèi)部有一條很大高壓技術(shù)產(chǎn)品線(xiàn)。TI的高壓技術(shù)不僅應(yīng)用在汽車(chē)中，還應(yīng)用在很多工業(yè)領(lǐng)域的設(shè)計(jì)中，包括高壓伺服和大功率逆變器。未來(lái)，TI會(huì)持續(xù)投入高壓技術(shù)，在隔離、驅(qū)動(dòng)等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品拓展。