摘要:国内新能源汽车的火爆热销,根源在于新能源汽车各方面都达到“成熟”程度,其中 “800V” 高压平台已成为众多高端车型的重要卖点。随着技术快速迭代,800V 平台正从高端细分市场加速向主流消费区间渗透。近日上市的全新国产新能源汽车,起售价仅为 13.28 万元,
国内新能源汽车的火爆热销,根源在于新能源汽车各方面都达到“成熟”程度,其中 “800V” 高压平台已成为众多高端车型的重要卖点。随着技术快速迭代,800V 平台正从高端细分市场加速向主流消费区间渗透。近日上市的全新国产新能源汽车,起售价仅为 13.28 万元,却配备了全域 800V 碳化硅平台,该技术目前已普惠至主流消费群体。
然而,从400V平台升级到800V也带来了电应力显著增高等多项技术难题,需要在提升系统动力性、安全性和效率等多维性能的同时,确保与现有充电基础设施兼容。Power Integrations(以下简称:PI)近期推出了五款面向800V汽车应用的参考设计。这些设计功率范围覆盖16W至120W,采用传统绕线式或低剖面平面变压器方案,可灵活地满足牵引逆变器门极驱动、逆变器应急电源、电池管理系统及辅助电源等场景的需求。
在介绍 PI 这五款面向800V汽车应用的参考设计之前,先来了解一下InnoSwitch 3-AQ这款1700V额定耐压的恒压/恒流开关IC,这是由于这五款参考设计均为隔离型反激式DC-DC转换器,其核心器件均采用该芯片。
InnoSwitch 3-AQ 是 PI 为新能源汽车推出的一款符合 AEC-Q100 车规级标准的高压反激式开关 IC ,专为 400 V 和 800 V 电池系统的多种场景量身打造。该系列器件基于 1700 V 碳化硅开关技术,集成了高压 SiC 功率开关与同步整流控制电路,能够在高达 1000 VDC 的工作电压下稳定运行。
得益于 PI 独创的 InSOP-28G 宽爬电距离封装,初级侧漏极与源极之间保持 5.1 mm 的安全间隙,无需喷涂三防漆即可满足 IEC 60664-1 绝缘标准和污染等级 2 的要求,从而简化了生产工艺并提升了系统可靠性。此外,该器件可在漏极电压低至 30 V 时自启动,空载功耗低于 15 mW,并且内建输入欠压、输出过压和过流保护等多重安全机制,为汽车级应用提供了高效、可靠的电源解决方案。
在性能方面,InnoSwitch 3-AQ 系列支持最高 120 W 输出功率和超过 90% 的转换效率,借助 FluxLink 次级侧控制技术,实现了优于 ±1% 的输出调整精度,并可将整体元件数量减少近 50%,有效节省 PCB 面积与 BOM 成本。平面变压器与传统绕线变压器均可配合使用,帮助设计师在体积受限的电池管理系统、μDCDC 变换器、控制电路以及牵引逆变器的应急电源(EPS)等多种应用中实现更高的功率密度和更小的布局复杂度。
同时,PI 还提供 750V硅、900V硅、900V PowiGaN 及 1700V SiC 等多种开关电压等级的 InnoSwitch 3-AQ 器件,工程师仅需对电路板做极少量改动,便可快速切换以满足不同电池平台与应用场景的需求。
PI 推出的这五大参考设计均为隔离型反激式DC-DC转换器,在新能源汽车电力系统中,车载DC-DC转换器通常扮演着承上启下的关键角色,即这类产品会将电池包提供的高压直流电精准降压为12V、14V、24V或25.5V等车载低压电源,用以驱动车灯、仪表、电子助力转向、充电装置及各类控制单元,并在主低压母线出现故障时通过应急电源通道(EPS)实现毫秒级无缝切换,保障安全关键系统的持续供电与车辆功能的可靠性。
而随着800V高压平台逐渐下沉至10万级大众消费市场,需求也逐渐增加,高效且小型化的DC-DC转换方案已成为整车电气架构优化的重要组成部分。
接下来充电头网将详细介绍一下这五款参考设计。
平面变压器RDK-1039QRDK-1039Q 是一款专为800V电动汽车平台设计的超薄应急电源参考方案,采用高效平面变压器取代传统分立绕线器件,实现了仅受电容器限高的 12.5 mm 板高。该模块支持 30–1000 VDC 宽输入范围,输出稳压 12 VDC、最大 18 W的功率,并通过优化绝缘结构满足汽车级安全标准,可用于牵引逆变器门极驱动器或应急电源。
RDK-1054Q 是一款面向800V高压平台的120W超紧凑型DC-DC降压参考设计,设计用于缩小或消除笨重的12V电池。该方案采用扁平平面变压器与InnoSwitch 3-AQ反激式开关IC相结合,实现了仅受电容器尺寸限制的14.6 mm极薄板高,无需外加散热片即可稳定输出12 V/120 W高功率。输入电压范围覆盖200–900 VDC,InSOP-28G宽爬电封装和优化绝缘设计满足IEC 60664-1标准及汽车级污染等级要求。
RDK-994Q是一款35W超紧凑电源,输入范围 40-1000VDC,输出24VDC ,采用扁平分立变压器设计,加强绝缘,高度受电容限制,适用于牵引逆变器栅极驱动或应急电源。
DER-1045QRDK-1054Q可作为替代电池的电源方案,输入范围200-900VDC,输出 12VDC,功率 120W 。该产品元件数目少,采用平面变压器,加强绝缘,扁平设计,高度受电容限制,能有效缩小或消除笨重的 12V 电池,优化汽车电源布局。
DER-1030QDER-1030Q是 20W 四路输出超紧凑电源,输入范围 40 - 950VDC ,具有四路输出,其中其中一路输出为24.75V的应急电源(EPS),三路为去耦的25.5V的栅极驱动输出,适用于牵引逆变器栅极驱动和应急电源。这两款产品均采用宽爬电距离封装,加强绝缘,满足汽车电源在复杂环境下的安全稳定运行需求。
面对新能源汽车电源设计的全新挑战,PI已备好从芯片到整体解决方案的完整工具箱。本文提及的五款参考设计可为800V高压平台上的汽车电源系统带来非常明显的优化。通过InnoSwitch3-AQ平台提供的一体化解决方案,相关电源不仅在提升整体系统性能和可靠性的同时简化了设计和生产流程,还实现了更高的功率密度和更小的封装布局。
Power Integrations凭借从芯片级到系统级的技术整合能力,不仅可以满足当前市场对高压DC-DC转换器高效化、小型化和安全性的需求,也为未来800V电源架构的演进奠定了基础,在推动新能源汽车高压电源架构升级方面具有重要的行业意义。
来源:充电头网