Новости

Aug 03, 2023

От драйверов ворот до E

После беспрецедентного года продаж в 2022 году спрос на электромобили растет.

Прогнозируется, что после беспрецедентного года продаж в 2022 году спрос на электромобили в будущем будет только увеличиваться. Поскольку цены на бензин растут до астрономического уровня, электромобили предлагают альтернативу, которая является одновременно экономичной и устойчивой.

Поскольку спрос на эти автомобили растет, перед конструкторами стоит задача работать с электрическими компонентами, которые могут быстро, безопасно и эффективно переключать высокое напряжение. Ниже приведен обзор некоторых недавно выпущенных компонентов и инструментов, которые помогут дизайнерам удовлетворить строгие требования к безопасности, эффективности и производительности перспективных проектов электромобилей.

Недавно компания Texas Instruments представила SiC-драйвер UCC5880-Q1 для IGBT и тяговых инверторов для электромобилей. Драйвер ворот изолирует высоковольтную схему двигателя, подключенную к выходу тягового инвертора, от низковольтных электрических компонентов рядом со входом. Без изоляции скачок тока, вызванный высоким напряжением, используемым в схеме двигателя, может серьезно повредить низковольтные компоненты.

Одной из ключевых инноваций UCC5880 является также двунаправленный интерфейс связи SPI. Это позволяет системе изменять мощность привода (и, следовательно, скорость нарастания SiC) и оптимизировать общую эффективность и скорость переключения за счет управления переходным перерегулированием затвора.

TI утверждает, что, поскольку UCC5880 позволяет разработчикам изменять силу тока затвора в реальном времени от 20 А до 5 А, эффективность системы может повыситься на целых 2%. Эта эффективность может привести к тому, что электромобиль сможет проезжать на семь миль больше на одном заряде аккумулятора и на 1000 миль больше в год для водителя электромобиля, заряжающего свой автомобиль три раза в неделю.

Microchip нацелена на повышение эффективности проектирования электромобилей, используя другой подход на основе SiC. Демонстрационная плата E-Fuse компании использует возможности быстрого переключения SiC для прерывания токов повреждения за микросекунды (примерно в 100–500 раз быстрее, чем механические методы) из-за ее высоковольтной полупроводниковой природы. Такое быстрое время реакции смягчает серьезные отказы за счет сокращения пиковых токов короткого замыкания с десятков килоампер до сотен ампер. Демонстратор выпускается в шести вариантах для аккумуляторных систем напряжением 400–800 В с номинальным током 30 А.

По словам Microchip, разработчики могут обойти ограничения, связанные с удобством эксплуатации, с помощью функций сброса E-Fuse Demonstrator. Эти функции оптимизируют компоновку транспортных средств для улучшения распределения энергии в системах BEV/HEV. Демонстратор также включает в себя встроенный интерфейс связи локальной межсетевой сети (LIN), позволяющий ускорить разработку вспомогательных применений на основе SiC. Имея этот интерфейс, проектировщики могут получить доступ к диагностическому статусу и настроить характеристики отключения по сверхтоку без изменения каких-либо аппаратных компонентов.

Компания Onsemi также уделяет особое внимание эффективности электромобилей, предлагая новый портфель продуктов SiC, рассчитанный на работу с напряжением до 1200 В, что значительно выше по сравнению с предыдущими семействами продуктов. В этот новый портфель включены полевые МОП-транзисторы EliteSiC и модули для более высоких скоростей переключения, которые обычно используются в бортовых зарядных устройствах для электромобилей на 800 В и в сценариях использования в энергетической инфраструктуре. К ним относятся системы хранения солнечной энергии и энергии, а также зарядка электромобилей.

Onsemi также присматривается к промышленному применению в своем новом портфолио, а именно, к новым устройствам EliteSiC M3S в полумостовых интегрированных модулях питания с «лучшим в отрасли самым низким значением RDS(on)». Устройства описываются как «высокоинтегрированные» и включают в себя медную конструкцию с прямым соединением для балансировки распределения тока и распределения тепла между параллельными переключателями, что является желательной функцией на этапах преобразования высокой мощности постоянного тока в переменный, переменный-постоянный и постоянный в постоянный.

МОП-транзисторы EliteSiC на 1200 В сертифицированы для автомобильной промышленности и предназначены для преобразователей постоянного напряжения высокого в низкое и мощных бортовых зарядных устройств до 22 кВт.

Некоторые свойства SiC (карбида кремния) делают его пригодным для применения в электромобилях по сравнению с другими полупроводниковыми соединениями. К ним относятся его высокая теплопроводность, напряжение пробоя, энергия запрещенной зоны и подвижность электронов. Высокое напряжение пробоя и энергия запрещенной зоны SiC делают его подходящим для высоковольтных конструкций, а лучшая подвижность электронов и теплопроводность обеспечивают более высокие скорости переключения и теплопередачу.