“汽車對于我們來說是一個全新的市場，這款全新的集成1700V SiC的InnoSwitch-AQ確實為我們打開了大門，它可以支持 800 V母線電池電壓的電動汽車應用。我們擁有高壓方面的專注知識，能夠提供非常小巧、可靠、簡單且低功耗的解決方案，從而確保電池不會自行放電?！盤I CEO Balu Balakrishnan在公司2021年財報電話會上表示。
初次集成SiC的開關電源IC
隨著電動汽車市場的持續火熱，作為高壓/低壓轉換領域的行家，PI也陸續嘗試了諸多進軍電動汽車市場的產品。新推出的InnoSwitch?3-AQ產品符合AEC-Q100標準，是業界首款采用碳化硅(SiC)初級開關MOSFET的汽車級開關電源IC。新IC可提供高達70W的輸出功率，主要用于600V和800V純電池和燃料電池乘用車、電動巴士、卡車的應急電源應用。
實際上，隨著電動汽車對于功率與效率的追求，母線電壓正在從400V向600V、800V甚至1000V以上的高壓母線系統邁進，從而實現更大的電池組、更高的充電效率，以及更少的線束的損耗及總重量。同時應注意的是未來一段時間內，400V母線電壓和800V將共存，這就要在汽車整體電源平臺設計時，要同時堅固這兩種情況。
如今，隨著SiC、GaN所代表的第三代半導體在市場上的廣泛應用，由于其在耐壓、頻率、以及耐熱性上的獨特優勢，使其具有遠超于傳統硅的電源功率密度，以及更低的損耗，因此迅速成為新能源車上的寵兒。電動汽車主要功率部件，包括逆變器、變頻器以及OBC等都已經或正在嘗試采用第三代半導體。
PI將SiC集成至開關電源中，則開啟了SiC在汽車市場中的新紀元。PI資深技術培訓經理閻金光表示，該SiC MOSFET的1700V耐壓可以適應現在及將來所有高母線電壓的電動汽車應急電源設計。
電動汽車由于其動力系統、控制系統、電池管理系統等均是由電來驅動的，因此其對于失效有著更嚴格的要求，包括ISO26262等均要求汽車配備應急電源系統，以便在傳統12V蓄電瓶供電系統發生故障時，應急電源可以對汽車控制系統及驅動系統等器件供電。
PI資深技術培訓經理閻金光表示，傳統分立方案一套應急電源大概需要100多個器件，而采用PI的方案后，元器件數量可以降低一半，從而簡化設計，降低占板面積、縮減BOM，可大幅提高電源的功率密度和可靠性，此外，還可以緩解元器件數目多所面臨的采購挑戰。
InnoSwitch3-AQ解析
如圖所示，InnoSwitch3-AQ集成了包括1700V SiC高壓開關、QR/CCM反激控制器、同步整流以及加強絕緣反饋電路Fluxlink（很高支持5000V高壓），從而單芯片實現了次級側檢測和控制。而傳統的應急電源設計，由于光耦器的低可靠性，很多設計者往往采用初級穩壓方案的設計，其jing度受負載條件以外圍元件公差的影響很大。這樣就需要在輸出端增加另外yi級DC-DC穩壓，這不但會增加系統元件數目，還會影響整體系統效率。PI的次級穩壓方案可以實現更jing確的電壓輸出，進而節省成本，提升效率。
產品及系統優勢
具體到優勢，閻金光從產品本身優勢和系統優勢兩方面給予了解析。
產品具有支持30V-1200V寬電壓輸入，同步整流實現
而通過一系列高集成及優異特性，實現了系統級的優勢。
首先，是其次級側檢測實現高jing度輸出，無需后極LDO或DC/DC即可實現穩定供電，并減少輸出電容，且可同時支持多路輸出。
其次，集成Fluxlink磁耦技術，可取代傳統光耦隔離通信。
此外，閻金光表示，與此前集成750V的InnoSwitch3-AQ相比，新方案無需外置StackFET分壓，即可實現對于高壓電池系統的支持。
Power Integrations汽車業務發展總監Peter Vaughan表示：“800V電池正在成為電動汽車的標準配置。多個車輛系統連接到這個強大的電源，但精巧的電子控制電路只需要幾伏電壓即可進行工作和通信。使用InnoSwitch器件的電路可以使用很小的電路板面積，安全地從主母線上汲取少許能量供控制電路使用，而不會造成能量的浪費?！?/p>
除了汽車應用之外，PI也將SiC集成至InnoSwitch3-EP產品中，適合有更高輸入電壓要求的工業電源應用，包括機器人、電焊機、三相電表和工業電機等。
廣泛的車用級產品組合
除了1700V InnoSwitch3-AQ，以及上一代750V InnoSwitch3-AQ之外，PI還擁有其他汽車級芯片。包括非隔離反激式開關IC linkSwitch-TN2Q系列，汽車專用二極管Qspeed以及SCALE-iDriver系列門極驅動器IC，滿足電動汽車中的各類供電及功率變換應用。
從高壓MOSFET到GaN再到如今的SiC FET，作為此前專注于AC/DC的PI，正在將觸角伸向包括電機驅動、新能源逆變器、電動汽車等更多市場，一方面增加了其市場機會，另外則是借助其在高壓領域的知識，助力雙碳政策的落地，從而踐行公司一直以來對于節能減排的承諾。
