在節(jié)能減排的大環(huán)境下，汽車電動(dòng)化是大勢(shì)所趨，在石油自給率低下的中國(guó)尤其如此。半導(dǎo)體器件在汽車電動(dòng)化過程中扮演著重要角色。作為一家半導(dǎo)體領(lǐng)域的大型廠商，美國(guó)德州儀器公司(TI)自然在汽車電動(dòng)化方面擁有雄厚的技術(shù)儲(chǔ)備。最近，德州儀器中國(guó)區(qū)汽車業(yè)務(wù)部總經(jīng)理張磊先生和汽車業(yè)務(wù)部模擬技術(shù)應(yīng)用經(jīng)理師英向我們介紹了TI公司最新的相關(guān)產(chǎn)品和參考設(shè)計(jì)。

張磊先生介紹說，從輕度混合動(dòng)力到純電動(dòng)汽車，新能源車輛不同程度地包含以下四種電子系統(tǒng)：逆變牽引(INV)、電源轉(zhuǎn)換(DC-DC)、電池管理(BMS)和板上充電(OBC)系統(tǒng)。他說，TI在這四個(gè)方面都有先進(jìn)的解決方案。隨后，師英先生分別介紹了TI新近推出的相關(guān)產(chǎn)品和參考設(shè)計(jì)。

電池管理(BMS)

TI最近推出了一款新產(chǎn)品BQ79606-Q1精密監(jiān)視器，它具有用于電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的集成硬件保護(hù)器。

BQ79606A-Q1支持電氣化傳動(dòng)系統(tǒng)中的大型電池組配置。它具有多cell電壓同步精確測(cè)量、 12V、48V至400V、800V至 1.5 kV范圍實(shí)現(xiàn)極高測(cè)量精度 (<1%誤差)、集成輔助ADC，可在擴(kuò)展溫度范圍內(nèi)監(jiān)控電芯溫度，幫助達(dá)到道路車輛標(biāo)準(zhǔn)安全標(biāo)準(zhǔn)ISO 26262的最高安全目標(biāo)，即ASIL D級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

基于該新產(chǎn)品，TI推出了新的參考設(shè)計(jì)TIDA-01537。這是一款高精度混動(dòng)/電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)，可擴(kuò)展混合動(dòng)力汽車/電動(dòng)汽車6S至96S(可擴(kuò)展至378S)電池監(jiān)控。該參考設(shè)計(jì)支持12 V、48 V至400 V 的電池精度(<1%誤差)，可實(shí)現(xiàn)多cell電壓同步精確測(cè)量，具有20mm x 40mm的小外形尺寸，可幫助設(shè)計(jì)人員支持ASIL D級(jí)功能安全。

此外，TI還推出了BQ79606A-Q1評(píng)估板。該具有集成保護(hù)的6通道精密電池監(jiān)視器采用菊花鏈通信端口，可堆疊以支持大串?dāng)?shù)電池包配置(最多64個(gè)模塊)，售價(jià)199美元。

逆變牽引(INV)

TI最近推出了一款集成傳感功能的IGBT和SiC隔離式柵極驅(qū)動(dòng)器UCC21710-Q1。它具有先進(jìn)的監(jiān)控和保護(hù)功能，可幫助提高牽引逆變器和車載充電器的整體系統(tǒng)效率。該產(chǎn)品具有以下特點(diǎn)：

增強(qiáng)系統(tǒng)性能：高驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度，峰值電流可達(dá)±10A，降低開關(guān)損耗。響應(yīng)時(shí)間為200ns的過流檢測(cè)可實(shí)現(xiàn)快速的系統(tǒng)保護(hù)。

系統(tǒng)可靠性強(qiáng)：利用業(yè)界領(lǐng)先的增強(qiáng)型隔離電容隔離技術(shù)，延長(zhǎng)絕緣層的使用壽命，抗浪涌能力高達(dá)12.8kV。

減小系統(tǒng)尺寸：通過集成的緩沖器和傳感器減少外部元件，同時(shí)使用隔離的模擬-脈寬調(diào)制傳感器提供精確的溫度、電流或電壓感測(cè)。

TI現(xiàn)已推出UCC21710-Q1評(píng)估板。它提供每通道單獨(dú)10A峰值輸出驅(qū)動(dòng)電流，驅(qū)動(dòng)電壓可編程;兩個(gè)5.7kVrms的增強(qiáng)型隔離通道，支持高達(dá)1.7kV的輸入電壓;帶有軟關(guān)斷和鉗位的短路保護(hù)電路。該評(píng)估板售價(jià)99美元。

相應(yīng)地，TI推出了兩款混合動(dòng)力汽車/電動(dòng)汽車牽引逆變器功率級(jí)的新參考設(shè)計(jì)。參考設(shè)計(jì) TIDA-020014是用于混合動(dòng)力汽車/電動(dòng)汽車牽引逆變器功率級(jí)的3種 IGBT/SiC偏置電源解決方案，參考設(shè)計(jì) TIDA-020015是用于IGBT/SiC柵極驅(qū)動(dòng)器的4.2W，4.5V至65V輸 入、緊湊型偏置電源。

電源轉(zhuǎn)換(DC-DC)

我們知道，汽車電子系統(tǒng)中有很多需要低電壓供電的器件，需要從高電壓的電池電源來降壓獲得。TI最新推出的電源轉(zhuǎn)換產(chǎn)品時(shí)65V輸入、集成100V/1.5A FET的PSR反激式轉(zhuǎn)換器LM5180-Q1。該產(chǎn)品具有超低靜態(tài)電流，無需光耦或變壓器輔助繞組，可由12V汽車電池直接驅(qū)動(dòng) ，以降低中間電源軌發(fā)生故障的風(fēng)險(xiǎn)。

板上充電(OBC)

電動(dòng)汽車有兩種充電方式：接通交流電時(shí)，通過車載AC-DC充電器進(jìn)行充電;用電樁的直流快速充電時(shí)，繞過車載AC-DC系統(tǒng)直接為電池組充電。TI最新推出了一個(gè)適用于直流快速充電的3相SiC參考設(shè)計(jì)。

三電平、三相SiC AC/DC轉(zhuǎn)換器雙向參考設(shè)計(jì) TIDA-010039可達(dá)到98%的功率轉(zhuǎn)換效率，滿足Combo-1電動(dòng)汽車充電標(biāo)準(zhǔn)，在800V直流充電電壓時(shí)輸出可達(dá)10 kW。 同時(shí)，它為V2X提供了模組化設(shè)計(jì)，易于雙向工作。

最后介紹一款TI新近推出的用于電動(dòng)汽車的高精度溫度傳感器TMP235-Q1。這是為動(dòng)力總成系統(tǒng)設(shè)計(jì)的高精度模擬溫度傳感器，在千瓦級(jí)的功率等級(jí)下保護(hù)動(dòng)力總成系統(tǒng)免于過熱損傷。它具有非常高的測(cè)量精度，在-40°C至150°C的全工作環(huán)境溫度范圍內(nèi)，典型精度為±0.5°C。如此高的溫度測(cè)量精度為監(jiān)控電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)的工況算法提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。