新型栅极驱动器，助力牵引逆变器运行效率再提升2%

随着可再生能源、电动汽车等应用的普及，SiC器件有了用武之地。相对于Si器件，SiC器件具有诸多优势，如更快的开关速度、更高的效率、更高的工作电压和更高的温度，同时也可以带来更小、更轻的设计。

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尤其随着电动汽车的日益普及，SiC器件在电动汽车中的应用也越来越多。特别是电动汽车中的牵引逆变器系统，它的效率和性能直接影响着电动汽车单次充电后的行驶里程。如果其整体效率和性能能够获得提升，可最大限度延迟电动汽车的实际行驶里程。因此，为了构建下一代牵引逆变器系统，业界广泛采用碳化硅(SiC)场效应晶体管(FET)来实现更高的可靠性、效率和功率密度，同时降低噪声和系统成本。

然而，SiC器件虽然在高压下表现出色，也可能会产生过压、过热等情况。SiC器件对电源电压、快速短路保护和高dv/dt抗扰度等都有独特的要求。因此，对于SiC器件的栅极驱动器的选择至关重要。它可以帮助设计人员提高效率、可靠性和功率密度，并降低开关损耗和设计复杂性。

在电动汽车应用中，使用高效的、符合功能安全设计要求的隔离式栅极驱动器，可帮助提高牵引逆变器的整体效率，从而更大限度地延长电动汽车的实际行驶里程。

近日，德州仪器（TI）发布了一款高集成度的功能安全合规型隔离式栅极驱动器——UCC5880-Q1，就可以帮助工程师解决上述挑战，设计出更高效的牵引逆变器，并更大限度地延长电动汽车(EV)行驶里程。

通过使用UCC5880-Q1栅极驱动器实时改变栅极驱动能力（调整步长在5A-20A之间），设计人员可以最大限度地减少SiC开关损耗，将系统效率提升高达2%，从而将每次电池充电后的电动汽车行驶里程延长多达11公里。举个例子，对于每周为车辆充三次电的电动汽车用户来说，年行驶里程可延长1,600多公里。

可能会有人表示疑问，系统效率只提高了2%，好像提升的不多。德州仪器混动汽车/电动汽车部门总经理吴万邦解释道：“目前大部分的牵引逆变器的运行效率已经达到了90%，甚至更高，想要继续优化比较困难。而且更高压的设计需求和新半导体器件的使用，会带来产品结构更迭和散热限制等挑战。使用德州仪器的器件优化系统后，牵引逆变器的运行效率预计可以提升最大约2%。因为目前的产品效率已经很高，牵引逆变器高压模块从IGBT换成SiC后还会带来新的挑战，所以即使是2%的提升，对系统设计来说都是非常高的提升。”

此外，UCC5880-Q1具有SPI通信接口以及集成的监控和保护功能，可降低设计复杂性、减少外部元器件成本。

除了此次推出的针对牵引逆变器的碳化硅栅极驱动器，德州仪器为应对牵引逆变器的发展趋势，还推出了面向这个系统的创新型IP开发（如下图所示），涵盖技术、设计、封装和测试等方面。

据吴万邦介绍，该系列属于德州仪器BMS全系列产品，其中还包括用于无线BMS的MCU CC2662R-Q1、隔离式预充开关驱动器TPSI3050-Q1和隔离式开关驱动器件TPSI2140-Q1。德州仪器还提供一个设计套件，其中包括参考板、仿真器和AUTOSAR复杂器件驱动器。吴万邦强调：“TI不只提供芯片级解决方案，还提供整套系统解决方案。”

目前，德州仪器已经和Wolfspeed共同开发了300kW牵引逆变器的参考设计，将UCC5880-Q1和Wolfspeed的SiC模块搭配使用，并完成了整体的测试和认证。

针对高压技术领域，德州仪器有三个目标，即第一，通过半导体器件的创新，帮助用户更大限度地减少开关损耗；第二，通过小体积设计，包括简化外围器件，帮助用户提高功率密度；第三，通过技术创新，更大限度提高功率管的开关速度，并增强驱动强度。最终，让更多消费者购买到性价比更高的电动汽车。

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