摆脱半导体需求低迷困境，看德州仪器如何加速布局汽车生态系统

在全球半导体市场整体需求低迷的大背景下，2019年第一季度德州仪器(TI)的表现并不算差。从日前公布的财报来看，德州仪器第一季度营收为35.94亿美元，同比下滑5%，净利润为12.17亿美元，同比下滑11%，营收收入和毛利率基本符合预期。

随着近几年汽车中电子元件使用的比例越来越高，汽车电子化的程度被看作是衡量现代汽车水平的重要标志，汽车电子被认为是集成电路芯片产业繁荣发展的新希望。我国作为汽车新兴市场，也是汽车电子未来市场开拓重点及利润增长点。在这种情况下，很多半导体厂商纷纷将下一个市场增长点定位在汽车电子行业上。

德州仪器在汽车领域的战略布局和创新

今年是德州仪器汽车事业部经营的第35个年头了，德州仪器已在混动及电动汽车和动力系统方面积累了大量经验。德州仪器中国区汽车业务部总经理张磊(Rex Zhang)先生表示，“目前德州仪器的整个方向是除了做好元器件供应商的本职工作以外，把更多的精力放在成为解决方案的供应商，将三十多年对汽车行业与行业演进技术的理解转化为产品功能，发布一系列基于TI的半导体集成电路的系统级解决方案。”

德州仪器中国区汽车业务部总经理张磊先生会议发言

从传统的内燃机（ICE）到双混的混合动力汽车（HEV）再到电动汽车（EV），德州仪器一直助力汽车向电气化发展。通过车辆电气化方面的创新加速电动汽车和动力总成设计，减少排放、减轻重量并通过减少机械部件提高效率。

在会议上，张磊先生主要介绍了插电式混合动力汽车和纯电动汽车系统。“因为电力马达驱动的发动机管理系统，传动系统，助力转向系统，传感部件系统是纯电汽车和混合汽车的四大核心部分，所以德州仪器对这四个不同的系统都要有更加高效率电子元件所能达到的集成方案，它们将使整车变得更加有效率，”张磊先生指出。

五大汽车解决方案，加速未来生态系统发展

“更安全、更高效、更环保是汽车市场一个很清楚的发展方向。从这个角度来讲，我们今天所有这些产品、技术、方案全都是围绕着这个核心而展开的，”德州仪器中国区汽车电子技术应用经理师英(Jerry Shi)表示，“在车辆电气化过程中，德州仪器会提供更精密、更安全、更可靠的监控和保护。

                                                     德州仪器中国区汽车电子技术应用经理师英现场演讲

德州仪器正持续为下一代低排放车辆提高性能和安全性提供有力的革新性技术支持。同时不断降低系统成本，使车辆拥有更强性能和创新功能。关于TI在汽车电子市场的产品布局，师英先生在会上对德州仪器最近发布的多款经过全面测试的电池管理系统和牵引逆变器系统相关参考设计，以及具有先进监测和保护功能的新型模拟电路，包括用于12V-1.2kV系统的电动汽车电池监控器设计、TMP235-Q1高精度温度传感器及应用、UCC21710-Q1隔离式SiC和IGBT栅极驱动器及应用、HEV/EV牵引逆变器功率级参考设计，以及10kW双向直流快速充电参考设计做出详细介绍。

第一个参考设计是基于德州仪器的BQ79606-A新能源汽车电池管理系统，在这个参考设计中德州仪器可提供新能源汽车12V-400V电池系统，也可往上扩展至800V、1.5KV。对于多个电池核心，电压测量也可以同步进行。外围元件精简，PCB占板面积小。对于安全性能的支持，可帮助个人设计人员达到ISO26262 ASIL D级的设计级别。

评估板具有集成保护的6通道精密电池监视器，采用菊花链通信端口，可支持最多64个模块的堆叠。通过菊花链的串接，即可变成非常灵活配置的电池包模组的BMS系统。

温度过热会造成一些精密电路系统的损坏，更糟糕的情况，可能造成车辆的损坏。在这种情况下，对任何一个部件的温度的监测和保护都非常重要。TPM235-Q1芯片是德州仪器目前精度最高的温度传感器，工作温度范围可达-40-150℃，可提供±0.5℃的全范围温度测量精度。

从整个汽车设计系统挑战来看，怎样持续提高功率密度，提高功率使用效率，是一直存在的两个设计挑战。为了提高功率密度和能源效率，高功率应用主要采用IGBT，SiC也越来越多被应用。为了驱动大功率元器件，需要更高性能、更安全的栅极驱动器，工作在高压大电流条件下，UCC21710-Q1是一个带隔离的IGBT或者SiC栅极驱动器。过流检测是200ns，可以提供瞬时保护，让系统更安全。

TI使用的隔离技术是业界领先的电容隔离技术，该专利可以让隔离系统的绝缘层寿命更长，器件上可提供高达12.8kV的浪涌能力。将输入缓冲期及流过栅极的电流传感器集成到内部，外围电路更加简洁，评估板是多通道栅极驱动器，每个通道提供10A+的分支电流，隔离通道支持高达1.7kV的输入电压，驱动电压可以编程。

该方案的特点是，集成度很高，从拓扑结构看，是反击式变换器，包括1.5A的开关管，外部不需要功率器件；反馈网络不需要单独的光耦隔离器件，外围电路非常简洁，效率更高，输入电压、电流范围很宽，线性度好。

这是我们对于电源开关器件推出的最新产品，是65V输入，集成100V/1.5A MOS管，功率管的PSR反激式DC/DC变换器。它的特点包括集成度高，从拓扑结构来看它是个反激式的变换器，里面包括100V/1.5A开关管，外围电路非常简洁，不需要功率级器件与单独的光耦隔离器件或额外变压器的互绕组来实现隔离的反激；效率高，线性度好的电源转换效率。

在谈及直流快速充电系统将带来怎样的设计挑战时，师英先生表示，目前常见的直流快速充电功率的范围是20kV-340kV，相应的电压可达到1000V，充电电流可达到400A。整个充电时间在15-30分钟之间。德州仪器最新参考设计是一个基于碳化硅的三相AC/DC双向转换的参考设计，电源转换效率可达98%。它基于碳化硅技术，在目前功率器件技术水平之上可提供最大化的功率密度和能量密度，满足Combo-1电动汽车充电标准，800V直流充电可以输出高达10kW的输出功率。

总结：随着电动汽车在中国市场的普及，德州仪器将凭借丰富的电子汽车系统设计的专长，模拟和嵌入式处理产品创新，精确的监控和保护，帮助工程师提高电动汽车动力总成系统的系统可靠性，推动未来的汽车朝着更加智能、安全和绿色的方向发展。