2021年10月18日 | 如何延长电动汽车的续航时间？完全集成的偏置电源是方向

2021-10-18 来源：eefocus

随着电动汽车的蓬勃发展，汽车设计工程师始终在努力提高效率和可靠性，并降低电动汽车动力总成系统（在整车质量中占比最大）的重量。

为了实现更小、更可靠的系统以延长行驶里程，工程师改为使用分布式电源架构，因为在这种架构中，隔离式栅极驱动器配有专用的偏置电源，可以提高系统对单点故障的反应能力。例如，如果其中一个偏置电源失效，其他偏置电源及其配套的栅极驱动器仍可正常运行，有助于使汽车在道路上安全行驶。

德州仪器 (TI)日前推出了尺寸更小、精度更高的1.5W隔离式直流/直流偏置电源模块UCC14240-Q，它使用专有集成变压器技术，可帮助设计人员将电源解决方案的尺寸减小一半，以便用于电动汽车、混合动力汽车、电机驱动系统和并网逆变器等高压环境。

集成式变压器模块有助于降低动力系统设计挑战

TI汽车系统工程与市场营销部门总监Ryan Manack表示，当前汽车行业正在发生巨大的变化。由于政府正在寻求降低排放，该行业正在向电动汽车过渡。到 2025 年，预计将有多达30%的新车销售为电动汽车，现在最大的挑战就是成本。如今，每千瓦时的平均电价已超过1000美元。到2024年，价格预计将跌至100美元以下。随着越来越多的公司接受电动汽车并对其技术进行创新，价格将继续下降。而且，随着价格的下降，电动汽车的行驶范围正在增加。现在最新的电动汽车一次充电可以行驶480公里以上。加上行驶距离和充电站数量的增加，越来越多的消费者希望能够购买电动汽车。

电动汽车的核心是高压电池和电动机。高性能和高效的电动机是内燃机的替代品。与内燃机相比，电动机在较低的速度下可以产生更大的扭矩，更简单易用，运动部件更少，这使得它们更容易维修，它们还可以作为发电机以在制动时获取能量。控制电动机需要先进的电子器件，确保平稳安全的行驶。隔离式栅极驱动器是系统的关键部分，它通过开启和关闭IGBT或SiC、MOSFET等器件来控制在电机中流动的能量。这些隔离式栅极驱动器需要合适的偏置电源来控制SiC FET或IGBT。

电路板的任意一侧，带来充分的灵活性。

这款双路输出电源模块的效率为60%，比传统的偏置电源高一倍，使得功率密度翻倍，有助于提高汽车行驶里程。在105°C的环境温度下，UCC14240-Q1的功率超过1.5W，支持工程师在高频率下驱动绝缘栅双极晶体管 (IGBT)、碳化硅 (SiC) 和氮化镓 (GaN) 开关。

实现更高CMTI和更低EMI

UCC14240-Q1利用TI的集成变压器技术，结合使用3.5pF的初级到次级电容，可降低高速开关产生的EMI，并轻松实现超过150V/ns的共模瞬态抗扰度 (CMTI) 性能。

UCC14240-Q1具有软开关、展频调制、屏蔽和低寄生等特性，使设计更容易满足国际无线电干扰特别委员会(CISPR)25和CISPR 32电磁兼容性标准，从而加快产品上市时间。

温度范围内的更佳精度和隔离性能

UCC14240-Q1采用集成闭环控制，在-40°C至150°C内可实现±1.0%的精度。器件容差小，可以使用更小的电源开关，同时增强过流保护。此外，该器件全面集成了故障监控、过流保护、过功率保护和过热保护。UCC14240-Q1具有第三方认证的3kVrms隔离电压，因为很轻的重量和3.55mm的厚度，实现更好的抗振性。

汽车电子电源模块续航时间如

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