Power Integrations创新解决方案提升电动汽车牵引逆变器安全性和可靠性

牵引逆变器是电动汽车系统中的关键组件，它在纯电动汽车（BEV）和插电式混合动力汽车（PHEV）中扮演着能量转换和传输的重要角色。其运行的稳定性对车辆的动力输出和续航里程有直接影响。换句话说，牵引逆变器的性能优劣决定了电动汽车的驾驶体验和行驶效率。

在电动汽车的运作过程中，牵引逆变器负责将电池储存的直流电（DC）转换为电动机所需的交流电（AC），以驱动车辆前进。此外，它还承担着能量回收的任务，将车辆减速或刹车时产生的动能转化回电能并储存在电池中。这个过程不仅提升了能量利用效率，还延长了续航里程，使电动汽车更具经济性和环保性。

随着电动汽车市场的快速增长，用户对车辆性能的要求也在不断提升。更高的续航里程、更快的充电速度和更可靠的动力输出成为消费者关注的焦点。要满足这些需求，牵引逆变器的技术发展至关重要。当前，电动汽车的母线电压正从400V逐步提升至800V，甚至更高，以实现更高的功率密度和更快的充电速度。这对牵引逆变器提出了新的挑战，要求其在更高电压下仍能保持高效率和高可靠性。

为了应对这些挑战，牵引逆变器的设计和制造正在向更先进的技术方向迈进。例如，传统的IGBT模块正在被更高效、更耐用的SiC（碳化硅）模块所替代。SiC功率器件能够在更高电压下工作，同时具有更低的开关损耗和更高的热导率，从而提高了系统的整体效率和可靠性。此外，牵引逆变器还需要符合ISO 26262功能安全标准，确保在车辆发生故障时，系统能够有效保护用户安全。牵引逆变器作为电动汽车的核心组件，其技术进步和创新对于提升车辆性能、延长续航里程和提高用户体验具有重要意义。随着技术的不断发展，牵引逆变器将变得更加高效、可靠，为电动汽车的普及和发展提供坚实的技术支撑。

从IGBT到SiC：提升电动汽车母线电压以实现更高性能

电动汽车的发展方向和用户需求一致，即充电更快、续航更远。电动汽车的母线电压正从400V逐步提升至800V，甚至更高的925V，以实现以下目标：

更快的充电速度电缆中的电流更小更轻的动力系统重量和更少的散热需求

在这一过程中，传统牵引逆变器在效率、续航、成本和安全性等方面面临瓶颈。王强指出：“逆变器的传动系统开始转向基于SiC的功率器件，使用SiC模块替换旧有的IGBT模块，以支持更高的母线电压，从而提升电动汽车的动力系统功率密度和电池续航能力。”

不论是基于IGBT模块还是SiC模块，牵引逆变器解决方案都必须满足ISO 26262《道路车辆功能安全》国际标准，以确保车辆故障时系统能有效保护用户。

InnoSwitch3-AQ：满足ISO 26262标准，提升EPS系统可靠性

ISO 26262要求牵引逆变器中使用电子助力转向系统(EPS)。EPS在辅助电池失效情况下，仍需为车辆提供安全转向和减速的动力。它不仅要能在动力电池电压下工作，还需在主电压母线受到影响时，在最低30 VDC电压下继续工作。

EPS设计中还需满足功能安全要求，防止电机产生自主扭矩、死锁扭矩以及不提供动力等情况，这对元器件的稳定性和可靠性提出了高要求。InnoSwitch3-AQ反激式开关IC可以帮助设计者应对这些挑战，支持超宽输入范围：30至550V或30至925V母线电压。

InnoSwitch3-AQ的优势：高精度、高效率与全面保护

InnoSwitch3-AQ采用Power Integrations的高速FluxLink™耦合技术，实现±3%的高精度输入电压和负载综合调整率，集成的750V MOSFET满足严格的汽车降额要求，片上同步整流控制器在标称400 VDC输入电压下可提供90%以上的效率。InnoSwitch3-AQ系列IC符合AEC-Q100标准，并在生产过程中通过IATF16949认证，为系统提供完善的保护。

对于800V及更高电压的母线应用，可选用StackFET™。例如，适用于30V-925V输入的30W外部电源DER-859Q设计，支持最高925V母线电压。

SiC模块驱动与保护：Power Integrations的全面解决方案

基于SiC模块的牵引逆变器是电动汽车的未来趋势，Power Integrations提供了多方位的支持。除了InnoSwitch3-AQ，王强还提到了SiC MOSFET门极驱动器及过压保护和di/dt控制“AROC”。

SCALE-iDriver是适用于IGBT和SiC MOSFET的BEV和PHEV门极驱动器解决方案，符合AEC-Q100认证和LV123标准。其中，SIC1181KQ和SIC1182KQ分别适用于350V/400V和800V电池的BEV和PHEV牵引逆变器，提供最高1200V加强绝缘，支持开关频率最高至150kHz，峰值输出门极驱动电流为±8A @125°C，并提供全面的保护功能。