TI為新能源汽車提供高效的雙向高壓DC-DC及車充解決方案

姚志成

在能源汽車領(lǐng)域，德州儀器（ TI）格外注重在該領(lǐng)域與中國的車廠及Tier-1/2的配合，希望以己之力幫助中國彎道超車。隨著市場的快速發(fā)展，政府的補貼退坡，外資車廠Tesla的加入，新能源汽車市場競爭異常殘酷，消費者對新能能源汽車的要求也愈發(fā)苛刻，車廠及其Tier-1/2必須在成本與性能這兩方面都下功夫。

以新能源汽車的典型應(yīng)用——雙向高壓DC-DC，及車充OBC為例，如何提高單位功率密度，減小體積及重量，成為車廠要克服的挑戰(zhàn)，甚至，個別車廠提出了希望做多合一模塊，能復(fù)用MCU資源等一系列的挑戰(zhàn)想法。正是在此環(huán)境下，TI推出了UCC21530+TMS320F280049方案，從系統(tǒng)層面驅(qū)動基于SiC的OBC+DC-DC系統(tǒng)。相較于傳統(tǒng)方案，該方案將客戶的系統(tǒng)縮小到原來的1/5，在不同工作模式下復(fù)用MCU資源，即便SiC材料現(xiàn)階段較貴，但整體系統(tǒng)成本還是比老方案成本減少20%以上，系統(tǒng)質(zhì)量也大幅度減少，很好地幫助了客戶實現(xiàn)小型化、高能量密度、多合一功能的實現(xiàn)。

其中，TI的UCC21530是一款隔離式雙通道柵極驅(qū)動器，具有4A峰值拉電流和6A峰值灌電流。該驅(qū)動器可驅(qū)動高達5 MHz的IGBT和SiC MOSFET，具有一流的傳播延遲和脈寬失真度。驅(qū)動器通道之間具有3.3 mm的間距。它的輸入側(cè)通過1個5.7 kV RMS增強型隔離層與2個輸出驅(qū)動器隔離，共模瞬態(tài)抗擾度（CMTI）的最小值為100 V/ns。2個次級側(cè)驅(qū)動器之間的內(nèi)部功能隔離支持高達1 850 V的工作電壓。

該驅(qū)動器可配置為2個低側(cè)驅(qū)動器、2個高側(cè)驅(qū)動器或1個死區(qū)時間（DT）可編程的半橋驅(qū)動器。EN引腳拉低時會同時關(guān)閉2個輸出，懸空或拉高時可使器件恢復(fù)正常運行。作為一種失效防護機制，初級側(cè)邏輯故障會強制2個輸出為低電平。

憑借上述所有高級功能，UCC21530可以在各種電源應(yīng)用中實現(xiàn)高效率、高功率密度和穩(wěn)健性。

而PiccoIoTM TMS320F280049 （F28004x）是一款功能強大的32位浮點微控制器單元（MCU），可讓設(shè)計人員在單個器件上集成關(guān)鍵的控制外設(shè)、差分模擬和非易失性存儲器。

實時控制子系統(tǒng)基于TI的32位 C28x CPU，可提供100 MHz的信號處理性能。C28x CPU的性能通過新的TMU擴展指令集和VCU-I擴展指令集得到了進一步提升，TMU擴展指令集可快速執(zhí)行包含變換和扭矩環(huán)路計算中常見的三角運算的算法，VCU-I擴展指令集可降低編碼應(yīng)用中常見的復(fù)雜數(shù)學(xué)運算的延遲的需求。

綜上所述，TI通過UCC21530與TMS320F280049結(jié)合SiC的方案，為解決客戶的挑戰(zhàn)提供了可能。

實際上，以上只是TI服務(wù)汽車領(lǐng)域的一個很小案例。TI在汽車領(lǐng)域所服務(wù)的市場細分為四大板塊：ADAS系統(tǒng)，車身電子及照明系統(tǒng)，新能源車系統(tǒng)，以及影音娛樂與儀表盤系統(tǒng)。得益于背后豐富，強大的產(chǎn)品線，TI從處理器、MCU等EP（嵌入式處理）數(shù)字芯片，電源，信號鏈等Analog模擬芯片，及黑科技DLP@芯片，完整地覆蓋了汽車各個系統(tǒng)的應(yīng)用。