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

在能源汽車領域，德州儀器（ TI）格外注重在該領域與中國的車廠及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，甚至，個別車廠提出了希望做多合一模塊，能復用MCU資源等一系列的挑戰想法。正是在此環境下，TI推出了UCC21530+TMS320F280049方案，從系統層面驅動基于SiC的OBC+DC-DC系統。相較于傳統方案，該方案將客戶的系統縮小到原來的1/5，在不同工作模式下復用MCU資源，即便SiC材料現階段較貴，但整體系統成本還是比老方案成本減少20%以上，系統質量也大幅度減少，很好地幫助了客戶實現小型化、高能量密度、多合一功能的實現。

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

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

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

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

實時控制子系統基于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行包含變換和扭矩環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用中常見的復雜數學運算的延遲的需求。

綜上所述，TI通過UCC21530與TMS320F280049結合SiC的方案，為解決客戶的挑戰提供了可能。

實際上，以上只是TI服務汽車領域的一個很小案例。TI在汽車領域所服務的市場細分為四大板塊：ADAS系統，車身電子及照明系統，新能源車系統，以及影音娛樂與儀表盤系統。得益于背后豐富，強大的產品線，TI從處理器、MCU等EP（嵌入式處理）數字芯片，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的應用。