一年一度的PCIM EUROPE于5月3日-5月7日在線上舉行，Power Integrations（下文簡(jiǎn)稱PI）作為參展商之一，展出了三款主力產(chǎn)品及其新產(chǎn)品，分別面向電機(jī)、鐵路、汽車等應(yīng)用。21ic記者對(duì)話PI資深培訓(xùn)經(jīng)理閻金光Jason Yan，共同探討這三款獨(dú)具優(yōu)勢(shì)的新產(chǎn)品。

1、電機(jī)：BridgeSwitch增加配套軟件

首先被PI展出的新產(chǎn)品是針對(duì)其BridgeSwitch產(chǎn)品的配套軟件，該軟件面向單相電機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)，具有圖形用戶界面（GUI）軟件。

在介紹這款配套軟件前，需先了解BridgeSwitch產(chǎn)品的特性。根據(jù)Jason Yan的介紹，BridgeSwitch是在新興市場(chǎng)下應(yīng)運(yùn)而生的集成半橋電路（IHB）的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器IC產(chǎn)品，能夠?qū)崿F(xiàn)極高的效率，可省去散熱片，基于硬件方式實(shí)現(xiàn)的保護(hù)特點(diǎn)可以大幅縮減軟件認(rèn)證時(shí)間及成本。

據(jù)悉，以往的IPM（Intelligent Power Module）模塊中集成了6個(gè)開(kāi)關(guān)，每?jī)蓚€(gè)開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)一相電機(jī)，從而驅(qū)動(dòng)三相電機(jī)。BridgeSwitch內(nèi)部則是集成了兩個(gè)開(kāi)關(guān)，構(gòu)成靈活的半橋電路，這樣既可以驅(qū)動(dòng)三相電機(jī)，也可以驅(qū)動(dòng)單相電機(jī)。

驅(qū)動(dòng)三相電機(jī)時(shí)，需要使用3個(gè)BridgeSwitch器件，每個(gè)器件的半橋電路分別驅(qū)動(dòng)每相繞組，因此微控制器也需要控制三組器件。Jason Yan坦言，三相電機(jī)總體來(lái)講性能是最佳的，但從成本上來(lái)看越來(lái)越多產(chǎn)品會(huì)采用單相電機(jī)。

驅(qū)動(dòng)單相電機(jī)時(shí)，則只需2個(gè)BridgeSwitch器件，構(gòu)成全橋逆變器，驅(qū)動(dòng)一相繞組即可。這樣的設(shè)計(jì)之下，不僅節(jié)約了成本，整體的體積和重量都會(huì)縮小，控制的方式也會(huì)變得更加簡(jiǎn)單。

雖然BridgeSwitch在三相和單相中都可以靈活運(yùn)用，不過(guò)這款產(chǎn)品的定位主要還是無(wú)刷直流電機(jī)（BLDC）驅(qū)動(dòng)市場(chǎng)。由于BLDC明顯擁有更低的音頻噪聲和更精準(zhǔn)的控制，這個(gè)市場(chǎng)正在極速擴(kuò)張，空調(diào)、制冷/制濕型家電、電風(fēng)扇，工業(yè)用泵等都是BLDC的典型應(yīng)用場(chǎng)合。

快速增長(zhǎng)之下，無(wú)疑會(huì)對(duì)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)電路提出更高的要求。一方面，新的能效法規(guī)日漸浮現(xiàn)，電機(jī)輸入功率要求愈發(fā)嚴(yán)格；另一方面，故障診斷單純依賴軟件是不可靠的。正是看到了BLDC驅(qū)動(dòng)市場(chǎng)存在這些不足和空缺，故而推出了BridgeSwitch系列產(chǎn)品。

除了在結(jié)構(gòu)上頗具靈活性，BridgeSwitch內(nèi)部集成FREDFET，具有快速且超軟恢復(fù)特性的二極管以及無(wú)損耗的電流檢測(cè)功能。產(chǎn)品使用簡(jiǎn)單的單線接口與系統(tǒng)MCU進(jìn)行通訊，屬于基于硬件的保護(hù)，可對(duì)整個(gè)逆變器的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。值得一提的是，IHB驅(qū)動(dòng)器提供的優(yōu)異效率和分布式散熱方法，完全無(wú)需散熱器，有助于降低系統(tǒng)成本和重量。

在了解BridgeSwitch這一產(chǎn)品后，話題回歸軟件。目前來(lái)說(shuō)，越來(lái)越多的客戶需求包含有軟件示例及設(shè)計(jì)工具在內(nèi)的整體方案。Jason Yan告訴記者，電機(jī)控制設(shè)計(jì)中不僅定制化需求強(qiáng)烈，在滿足性能的前提下也希望系統(tǒng)成本有所優(yōu)化，但目前來(lái)說(shuō)還沒(méi)有適合單相電機(jī)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)工具。

基于這種洞察，PI針對(duì)BridgeSwitch這一器件推出配套軟件。需要強(qiáng)調(diào)的是，該款軟件具有圖形用戶界面（GUI），這種直觀的方式使得即使對(duì)代碼和電機(jī)應(yīng)用不熟悉的人也能對(duì)電機(jī)實(shí)際特性表現(xiàn)進(jìn)行調(diào)整。

PI將提供單相BLDC相關(guān)代碼，用戶可直接通過(guò)GUI調(diào)整相關(guān)參數(shù)，GUI通過(guò)UART與電機(jī)控制MCU進(jìn)行溝通，相關(guān)信號(hào)將在內(nèi)部驅(qū)動(dòng)電路（RDK-872）與MCU間傳輸與反饋，最終調(diào)節(jié)單相BLDC。

值得一提的是，軟件同時(shí)支持傳感器控制和無(wú)感控制兩種系統(tǒng)架構(gòu)形式，Jason Yan告訴記者，用戶既可以選擇使用霍爾傳感器進(jìn)行轉(zhuǎn)子位置反饋，也可以利用驅(qū)動(dòng)電路中IPH引腳進(jìn)行位置反饋，從而簡(jiǎn)化架構(gòu)，節(jié)約成本。

從功能上來(lái)講，PI的這款軟件不僅能夠?qū)崿F(xiàn)電機(jī)具體的控制，也能針對(duì)電機(jī)進(jìn)行相關(guān)設(shè)定，針對(duì)電機(jī)相關(guān)故障和參數(shù)均會(huì)以可視化的界面展示給用戶?！皩?shí)際上，它真的非常容易使用，因?yàn)橛脩舨恍枰淖冘浖a，只需在界面上進(jìn)行操作即遠(yuǎn)程控制。在設(shè)定完成之后，用戶還可以輸出文件，非常易于定制化電機(jī)特性設(shè)定。”

從用戶角度來(lái)說(shuō)，這款軟件能夠降低新品的上市時(shí)間，這是因?yàn)檐浖子趩蜗嚯姍C(jī)應(yīng)用的設(shè)計(jì)和調(diào)試，能夠滿足動(dòng)態(tài)和靜態(tài)性能分析，還具有高級(jí)診斷功能，可傳達(dá)多達(dá)九種不同的故障信息。除此之外，軟件目前已滿足Class A認(rèn)證。

2、鐵路：推出SCALE-2 1SP0630門級(jí)驅(qū)動(dòng)器

Jason Yan告訴記者，鐵路應(yīng)用正在高速增長(zhǎng)，但普遍來(lái)說(shuō)鐵路的工作條件較為嚴(yán)酷，需要擁有20至30年的預(yù)期壽命。除此之外，由于鐵路環(huán)境的特殊性，對(duì)于高集成度、完善的保護(hù)特性和簡(jiǎn)單快速的維護(hù)有著極高的要求。

SCALE-2 1SP0630是一款應(yīng)用于鐵路線的即插即用門級(jí)驅(qū)動(dòng)器，產(chǎn)品專為鐵路應(yīng)用量身定制。這款產(chǎn)品擁有3個(gè)特性：

其一，極具耐用性和可靠性。產(chǎn)品擁有保護(hù)涂層用于防止性能受污染物、灰塵和潮濕的影響；擁有優(yōu)良的機(jī)械強(qiáng)度防止板面彎折及器件損傷情況發(fā)生；擁有堅(jiān)固的連接器確保連接安全可靠。

其二，易于使用。產(chǎn)品屬于即插即用驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)品系列，擁有完善的保護(hù)特性；擁有良好的可擴(kuò)展性，易于實(shí)現(xiàn)多達(dá)三個(gè)功率模塊的并聯(lián)；除此之外，擁有適于最新的尺寸為130 x 140mm的功率模塊的結(jié)構(gòu)尺寸及電氣性能。

其三，長(zhǎng)壽命及可維護(hù)性。產(chǎn)品不僅擁有耐久的接插件確保維護(hù)的簡(jiǎn)單易行，還可按需增加額外的老化工序，并且滿足了最新的鐵路標(biāo)準(zhǔn)。

PI除了能夠提供驅(qū)動(dòng)器外，也可提供配套的高可靠性要求系統(tǒng)的相關(guān)配件，以滿足鐵路的各種要求。

Jason Yan強(qiáng)調(diào)，PI的大功率開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)技術(shù)經(jīng)過(guò)市場(chǎng)上輸變電、火車頭逆變器等高可靠性應(yīng)用的長(zhǎng)期考驗(yàn)，具備深厚的技術(shù)積累，因此PI從產(chǎn)品質(zhì)量到設(shè)計(jì)在業(yè)界都是領(lǐng)先的產(chǎn)品供應(yīng)商。

目前來(lái)說(shuō)，1SP0630V及ISO6125R-33現(xiàn)已就緒批量生產(chǎn)，2021年5月數(shù)據(jù)手冊(cè)將完成，2021年5月起可通過(guò)代理商渠道得到相關(guān)產(chǎn)品及信息。

3、汽車：InnoSwitch3-AQ新增900V MOSFET

如今的電動(dòng)汽車行業(yè)，使用的母線電壓越來(lái)越高。此前，多數(shù)電動(dòng)汽車使用400V母線電壓，而現(xiàn)在業(yè)界正在向800V的母線電壓進(jìn)行過(guò)渡。800V的母線電壓能夠?qū)崿F(xiàn)更快的充電速度，減低電纜中的電流，實(shí)現(xiàn)更少發(fā)熱 (I2R的損耗降低4倍)，電纜線束更少?gòu)亩鴾p輕重量。

實(shí)際上，在新的消費(fèi)類電動(dòng)汽車研發(fā)當(dāng)中已經(jīng)有廠商開(kāi)始采用900V的母線電壓，與先前的400V型號(hào)相比其熱損耗僅為原來(lái)的五分之一。甚至部分汽車制造商開(kāi)始考慮采用1000 – 1200V的母線電壓。但這背后，考驗(yàn)著電源方案滿足不斷增長(zhǎng)的母線電壓需要。

根據(jù)Jason Yan的介紹，ISO 26262對(duì)牽引逆變器的性能有所規(guī)定，需要在故障情況下也要安全工作，汽車除了有動(dòng)力電池、輔助電池外，還必須要有應(yīng)急電源（EPS）。PI的InnoSwitch3-AQ系列便是適用于應(yīng)急電源（EPS）的一款反激式開(kāi)關(guān)芯片，由于母線電壓的增加，這個(gè)產(chǎn)品也需要適應(yīng)母線電壓不斷增長(zhǎng)的應(yīng)用環(huán)境。

本次發(fā)布會(huì)上，InnoSwitch3-AQ基本反激電路將支持集成更高電壓的900V MOSFET INN3996CQ。900V INN3996CQ目前已經(jīng)發(fā)布量產(chǎn)，并且符合AEC-Q100認(rèn)證，根據(jù)現(xiàn)有參考樣板DER-889Q來(lái)說(shuō)，采用StackFET下，能夠?qū)崿F(xiàn)的30-1200VDC輸入范圍設(shè)計(jì)。

StackFET是InnoSwitch3-AQ的一項(xiàng)重要技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)增加了設(shè)計(jì)的靈活性。具體來(lái)說(shuō)就是在初級(jí)側(cè)疊加另一個(gè)MOSFET，串聯(lián)后，電壓就是串聯(lián)的MOSFET的電壓加上InnoSwitch3-AQ的電壓，這樣就可增加耐壓。

通過(guò)IN3996CQ+StackFET的加持之下，甚至能夠支持高達(dá)1700V的Vds電壓。當(dāng)然，這項(xiàng)技術(shù)也能夠改善750V的 INN3977CQ的電壓應(yīng)力和溫升性能，因此對(duì)于客戶來(lái)說(shuō)，可以靈活選擇StackFET來(lái)增加耐壓。

根據(jù)介紹，相較于現(xiàn)有的初級(jí)檢測(cè)穩(wěn)壓（PSR）方案來(lái)說(shuō)，PI的FluxLink技術(shù)可以去除光耦，即使在負(fù)載處于瞬態(tài)變化期間也能確保精確的穩(wěn)壓精度。

相較于初級(jí)檢測(cè)方案，InnoSwitch3-AQ擁有優(yōu)秀的電壓精度及穩(wěn)壓范圍(<±2%)、多路輸出、同步整流、元件數(shù)目低的優(yōu)勢(shì)。

除了上述優(yōu)點(diǎn)，InnoSwitch3-AQ的空載輸入功率極低，待機(jī)工作下功耗極小，800V輸入情況下小于36mW。而在負(fù)載調(diào)整率和電壓調(diào)整率上的表現(xiàn)極佳，對(duì)于30V至1200V的輸入電壓范圍及空載至滿載的負(fù)載范圍輸出精度優(yōu)于+1% /-3%。

通過(guò)擴(kuò)展900V MOSFET IN3996CQ，InnoSwitch3-AQ的方案適合于母線電壓增加的EPS使用需要。