在電動汽車快速普及的今天，續(xù)航里程和充電效率已成為決定用戶體驗的關(guān)鍵因素。為突破這一技術(shù)瓶頸，800V高壓平臺應(yīng)運(yùn)而生，憑借其顯著提升的能量傳輸效率和快速充電能力，這一電力系統(tǒng)架構(gòu)逐漸成為了各大車企競相布局的戰(zhàn)略高地。

在此背景下，全球領(lǐng)先的高壓集成電路供應(yīng)商Power Integrations（以下簡稱“PI”）推出了五款基于1700V InnoSwitch?3-AQ反激式開關(guān)IC的全新參考設(shè)計，包括三個參考設(shè)計套件（RDK）和兩個設(shè)計范例報告（DER）。這些專為800V純電動平臺量身定制的解決方案，不僅攻克了高壓環(huán)境下電源轉(zhuǎn)換的技術(shù)難題，更是通過創(chuàng)新的安全架構(gòu)設(shè)計，滿足了汽車行業(yè)對安全性和可靠性的極致追求。

直面挑戰(zhàn)：800V平臺下的電源設(shè)計應(yīng)對策略

當(dāng)前，電動汽車高壓平臺從400V向800V的升級浪潮正在全球加速推進(jìn)。根據(jù)行業(yè)定義，800V高壓平臺是指整車高壓電氣系統(tǒng)電壓處于550-930V區(qū)間的系統(tǒng)。這一技術(shù)的誕生主要是為了解決電動汽車發(fā)展中的續(xù)航和補(bǔ)能難題，提供更接近燃油車使用體驗的充電解決方案。與傳統(tǒng)平臺相比，800V系統(tǒng)不僅可以顯著縮短充電時間，還能降低電池重量和能量損耗，提升整車能效。

盡管800V快充技術(shù)優(yōu)勢顯著，但其更高的母線電壓也為電源設(shè)計帶來了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)：一方面，傳統(tǒng)600V或900V功率器件已無法滿足安全裕量要求；另一方面，高壓隔離變得更為關(guān)鍵，而有限的車載空間又對電源模塊的體積提出了苛刻限制。

據(jù)PI公司資深FAE王曉戈介紹，在800V系統(tǒng)中，電源模塊不僅需要處理更高的輸入電壓，還要在極端環(huán)境下保持可靠運(yùn)行。例如，牽引逆變器的門極驅(qū)動電源必須能在-40℃至150℃的溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定工作，同時還要承受強(qiáng)烈的振動和潛在污染。此外，整車廠還要求電源設(shè)計盡可能緊湊，以減少對寶貴車載空間的占用。

針對這些挑戰(zhàn)，PI的解決方案是采用1700V額定電壓的碳化硅（SiC）開關(guān)和創(chuàng)新的寬爬電距離封裝。據(jù)悉，PI的InnoSwitch?3-AQ IC內(nèi)部集成了1700V SiC MOSFET，其擊穿電壓是傳統(tǒng)硅器件的2倍以上，為800V系統(tǒng)提供了充足的安全裕度。同時，新型InSOP?-28G封裝將初級側(cè)引腳間距增加到5.1mm，無需噴涂三防漆即可滿足IEC 60664-1標(biāo)準(zhǔn)對2級污染的環(huán)境要求，簡化了制造工藝和認(rèn)證流程。

技術(shù)突破：創(chuàng)新封裝與平面變壓器的完美結(jié)合

盡管InnoSwitch?3-AQ IC是800V電動汽車的理想選擇，但在此次PI發(fā)布的參考設(shè)計中，最具革命性的突破還要屬寬爬電距離InSOP?-28G封裝與平面變壓器技術(shù)的完美結(jié)合。

要知道，傳統(tǒng)高壓IC封裝面臨的最大挑戰(zhàn)就是引腳間的爬電距離和電氣間隙不足，設(shè)計人員往往需要通過噴涂三防漆或增加開槽等額外工藝來滿足安規(guī)要求。而InSOP?-28G封裝通過創(chuàng)新的引腳布局設(shè)計，可以將關(guān)鍵高壓引腳（如漏極與源極）之間的爬電距離擴(kuò)展到5.1mm，遠(yuǎn)超行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

“5.1mm的爬電距離是一個重大突破，它意味著我們的IC可以直接應(yīng)用在最嚴(yán)苛的汽車環(huán)境中，包括可能接觸冷凝水或污染物的區(qū)域，”王曉戈解釋道，這不僅降低了BOM成本，還減少了潛在的故障點(diǎn)，提高了系統(tǒng)的可靠性。

另外，為了滿足電動汽車對空間利用率的極致追求，PI的五款參考設(shè)計均采用了高度優(yōu)化的變壓器方案。與傳統(tǒng)的繞線變壓器相比，平面變壓器則具有多重優(yōu)勢：一是輪廓更薄，通過將繞組嵌入PCB層間，可使厚度減少40%以上；二是散熱性能更高，大面積的銅層有利于熱量均勻分布；三是機(jī)械穩(wěn)定性更強(qiáng)，抗震性能優(yōu)于傳統(tǒng)繞線結(jié)構(gòu)；四是一致性更好，自動化生產(chǎn)確保參數(shù)高度一致。

全面解析：五款參考設(shè)計覆蓋關(guān)鍵汽車電源需求

基于InSOP?-28G封裝與平面變壓器的技術(shù)優(yōu)勢，PI此次發(fā)布的五款參考設(shè)計針對電動汽車不同子系統(tǒng)進(jìn)行了專門優(yōu)化，形成了完整的電源解決方案矩陣。

1、RDK-994Q：35W超薄型逆變器電源。采用繞線變壓器，高度18mm；輸入電壓為40-1000VDC、輸出電壓為24V；通過加強(qiáng)絕緣認(rèn)證；專為牽引逆變器門極驅(qū)動和應(yīng)急電源設(shè)計。

2、RDK-1039Q：18W平面變壓器電源。高度僅12.5mm，在300mm2的PCB面積內(nèi)實現(xiàn)了完整的隔離電源方案；輸入電壓為100-1000VDC、輸出電壓為12V；寬溫工作在-40℃至+125℃之間；適用于牽引逆變器門極驅(qū)動器或應(yīng)急電源。

3、RDK-1054Q：120W高功率密度電源。采用平面變壓器和同步整流技術(shù)，實現(xiàn)了僅14.6mm的超薄高度，卻能在200-900V輸入范圍內(nèi)穩(wěn)定輸出12V/10A，且效率超過91%。這一設(shè)計有望替代傳統(tǒng)電動汽車中笨重的12V鉛酸電池，為整車減重做出貢獻(xiàn)。

4、DER-1030Q：20W四路去耦輸出電源。集成共模電感抑制EMI，其中一路輸出為24.75V的應(yīng)急電源（EPS），三路輸出為25.5V的門極驅(qū)動電源；輸入電壓為40-950VDC；各輸出間去耦設(shè)計；通過ISO 16750-3規(guī)定的汽車電源擾動測試。

5、DER-1045Q：16W四路輸出門極驅(qū)動電源。單變壓器實現(xiàn)四路隔離輸出，其中一路為14V應(yīng)急電源（EPS）輸出，三路分別有+18V/-5V輸出電壓的門極驅(qū)動輸出；輸入電壓為200-1000VDC；門極驅(qū)動輸出提供基本絕緣；簡化多IGBT驅(qū)動的電源架構(gòu)。

據(jù)王曉戈介紹，這些參考設(shè)計不僅提供了完整的電路原理圖、BOM清單、PCB布局和Gerber文件，還附帶了詳細(xì)的性能測試報告和變壓器規(guī)格，工程師可以直接用于產(chǎn)品開發(fā)或作為設(shè)計起點(diǎn)進(jìn)行修改。

據(jù)悉，新款1700V額定耐壓InnoSwitch?3-AQ開關(guān)電源IC基于10,000片的訂貨量單價為每片6美元；參考設(shè)計套件的價格從每套50美元到100美元不等。設(shè)計工程師登錄PI官網(wǎng)，即可獲取相關(guān)資源。

行業(yè)價值：從芯片到整車的系統(tǒng)級設(shè)計優(yōu)勢

實際上，PI的InnoSwitch?3-AQ系列IC及其參考設(shè)計帶來的價值不僅體現(xiàn)在單個電源模塊層面，更為整個電動汽車系統(tǒng)創(chuàng)造了多重優(yōu)勢：

一是，空間與重量的節(jié)省。通過高度集成和平面變壓器技術(shù)，PI的方案可將電源模塊體積減少40%以上。以RDK-1054Q為例，其功率密度達(dá)到8.2W/cm3，是傳統(tǒng)設(shè)計的2倍。對于空間受限的電動汽車來說，這種緊湊設(shè)計意味著更靈活的布局可能性和更優(yōu)的重量分布。

二是，可靠性的提升。1700V SiC開關(guān)的采用大幅提高了電壓裕度，即使面對1000V的瞬態(tài)高壓也能游刃有余；同時，集成化的設(shè)計將元件數(shù)量減少50%，直接降低了故障概率。根據(jù)PI提供的測試數(shù)據(jù)顯示，基于InnoSwitch?3-AQ的電源模塊MTTF（平均無故障時間）超過100萬小時，完全滿足汽車行業(yè)對關(guān)鍵零部件的可靠性要求。

三是，能效優(yōu)化。同步整流技術(shù)和自適應(yīng)開關(guān)頻率控制，使得這些設(shè)計在全負(fù)載范圍內(nèi)保持高效率。例如，RDK-1054Q在800V輸入、滿載條件下的效率可達(dá)92.5%，即使在10%輕載時也保持在88%以上。這種高效的能源轉(zhuǎn)換不僅降低了熱管理負(fù)擔(dān)，還延長了電動汽車的續(xù)航里程。

四是，功能安全支持。InnoSwitch?3-AQ IC內(nèi)置多重保護(hù)功能（輸入欠壓/過壓保護(hù)、輸出過流保護(hù)等），并支持故障狀態(tài)報告，可無縫集成到整車的功能安全架構(gòu)中。對于ASIL-D等級的系統(tǒng)，這種內(nèi)置診斷功能大大簡化了安全認(rèn)證流程。

展望未來：重新定義800V電動汽車電源設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

總之，PI推出的五款面向800V汽車應(yīng)用的全新參考設(shè)計，不僅可以解決高壓隔離、空間限制和可靠性等核心技術(shù)挑戰(zhàn)，幫助汽車制造商在競爭日益激烈的市場中脫穎而出，更是通過創(chuàng)新的封裝和變壓器技術(shù)，重新定義了汽車電源的密度和效率標(biāo)準(zhǔn)。

“在電動汽車領(lǐng)域，電源模塊雖小，卻關(guān)乎整車系統(tǒng)的安全和性能。而我們的目標(biāo)是通過高度集成的IC設(shè)計和全面的參考方案，幫助客戶快速開發(fā)出滿足800V平臺要求的電源系統(tǒng)，加速全球汽車電氣化進(jìn)程?！蓖鯐愿瓯硎?。

可以預(yù)見，隨著全球主要車企加速部署800V平臺，高壓電源IC市場將迎來爆發(fā)式增長。這對于正在向800V平臺過渡的整車廠和一級供應(yīng)商來說，PI的InnoSwitch?3-AQ系列IC及其參考設(shè)計無疑提供了縮短開發(fā)周期、降低系統(tǒng)風(fēng)險的理想選擇，并有望成為推動下一代電動汽車發(fā)展的重要技術(shù)基石。