據(jù)聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化委員會(huì)（IPCC）發(fā)布的第六次氣候評(píng)估報(bào)告指出，地球溫度攀升，全球溫度存在失控風(fēng)險(xiǎn)，世界在未來(lái)幾十年將面臨進(jìn)一步的氣候危機(jī)。而幾十年前的今天，人類活動(dòng)排放的溫室氣體已使全球平均氣溫比工業(yè)化前上升了1.1℃，這助推了今年災(zāi)難性天氣的發(fā)生。電動(dòng)汽車的廣泛推行已成為社會(huì)共識(shí)，面向碳中和的低碳、零碳乃至負(fù)碳技術(shù)將成為未來(lái)全球產(chǎn)業(yè)革命和科技競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵。

現(xiàn)在電動(dòng)汽車面臨的最大的挑戰(zhàn)是成本。如今，每千瓦時(shí)的平均電價(jià)已超過(guò)1000美元。到2024年，價(jià)格預(yù)計(jì)將跌至100美元以下。隨著越來(lái)越多的公司接受電動(dòng)汽車并對(duì)其技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新，價(jià)格有望繼續(xù)下降。這與德州儀器（TI）“降低汽車制造商的生產(chǎn)成本和消費(fèi)者的購(gòu)買價(jià)格”的目標(biāo)不謀而合。與此同時(shí)，電動(dòng)汽車的行駛范圍正在增加，現(xiàn)在最新的電動(dòng)汽車一次充電可以行駛480公里以上，加上充電站數(shù)量的增加，越來(lái)越多的消費(fèi)者表示愿意購(gòu)買電動(dòng)汽車。

TI汽車系統(tǒng)工程與市場(chǎng)營(yíng)銷部門總監(jiān)Ryan Manack在9月28日召開(kāi)的在線新聞發(fā)布會(huì)上表示，TI希望借助自己的技術(shù)和專業(yè)知識(shí)幫助客戶集成動(dòng)力系統(tǒng)，以降低成本，簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，提高功能安全和增強(qiáng)可靠性。動(dòng)力系統(tǒng)集成還能夠通過(guò)在更小的解決方案中實(shí)現(xiàn)更高的功率來(lái)擴(kuò)展驅(qū)動(dòng)范圍，提高系統(tǒng)效率與功率密度，以延長(zhǎng)行駛里程。這會(huì)使電動(dòng)汽車得到更廣泛的應(yīng)用。

TI此次發(fā)布的尺寸更小、精度更高的1.5W 隔離式直流/直流偏置電源模塊UCC14240-Q1，使用專有集成變壓器技術(shù)，通過(guò)全新的易用型偏置電源模塊，可將電源解決方案的尺寸減小一半，滿足系統(tǒng)小型化和輕量化需求。

UCC14240-Q1的產(chǎn)品說(shuō)明圖

改用分布式電源架構(gòu)有何優(yōu)勢(shì)可言？

多年來(lái)，汽車設(shè)計(jì)工程師都在致力于提高電動(dòng)汽車的效率和可靠性，同時(shí)降低其動(dòng)力總成系統(tǒng)的重量。改用分布式電源架構(gòu)，即隔離式柵極驅(qū)動(dòng)器配上專用的偏置電源，不僅可以大大提高在隔離式高壓環(huán)境中的可靠性，還可以減少設(shè)計(jì)周期與組件數(shù)量，縮小尺寸和重量。高度集成的電源解決方案可減少系統(tǒng)空間占用并實(shí)現(xiàn)輕量化的目標(biāo)。

在可靠性方面，在IC尺寸的封裝中實(shí)現(xiàn)隔離式功率傳輸，一般傳統(tǒng)解決方案使用笨重、嘈雜的單一變壓器為各個(gè)組件供電，一旦該變壓器或電源出現(xiàn)問(wèn)題，整個(gè)系統(tǒng)將會(huì)癱瘓。而在分布式系統(tǒng)中，隔離式柵極驅(qū)動(dòng)器配有專用的偏置電源，因此可以提高系統(tǒng)對(duì)單點(diǎn)故障的反應(yīng)能力。如果其中一個(gè)偏置電源失效，其他偏置電源及其配套的柵極驅(qū)動(dòng)器仍可正常運(yùn)行，這也保證了汽車在道路上的行駛安全。

在尺寸和重量方面，分布式電源架構(gòu)通過(guò)減少組件數(shù)量將電源解決方案的尺寸減小一半，使系統(tǒng)更加小型化和輕量化。同時(shí)它可以縮短設(shè)計(jì)周期，實(shí)現(xiàn)體積更小、重量更輕，抗振性更佳的優(yōu)點(diǎn)，有助于進(jìn)一步提升車輛的行駛里程。

UCC14240-Q1助力解決電動(dòng)汽車的核心痛點(diǎn)

“這款采用專有集成變壓器技術(shù)的最新器件UCC14240-Q1有助于實(shí)現(xiàn)半分布式和分布式電源架構(gòu)。迄今為止，UCC14240-Q1是業(yè)界最小、最精確的1.5W隔離式DC/DC偏置電源模塊。它使用的專有集成變壓器技術(shù)，可將電源解決方案尺寸縮小一半”，Ryan Manack表示：“使用該產(chǎn)品可將性能和功率密度提高到一個(gè)新的水平，同時(shí)通過(guò)簡(jiǎn)單易用的設(shè)備更快地進(jìn)入市場(chǎng)?！?

TI的專有集成變壓器技術(shù)為系統(tǒng)帶來(lái)了明顯的尺寸變化。UCC14240-Q1與傳統(tǒng)解決方案與相比降低了7mm以上，厚度降為3.55mm，體積縮小75%，并將BOM組件數(shù)量從26個(gè)縮減至10個(gè)。此外，TI解決方案的額定絕緣電壓更高，為3000VRMS。該款產(chǎn)品的絕緣性能經(jīng)由100%的生產(chǎn)測(cè)試和獨(dú)立的第三方認(rèn)證。

普通IC和UCC14240-Q1對(duì)比圖

HEV/EV牽引逆變器中的UCC14240-Q1

UCC14240-Q1優(yōu)化的不僅有尺寸，還有系統(tǒng)集成。推挽和反激式變壓器需要幾個(gè)分立元件來(lái)構(gòu)建電路，包括整流器、緩沖器和電壓調(diào)節(jié)器。TI的集成設(shè)計(jì)將這些功能融入電路板中，消除了對(duì)復(fù)雜外部組件的需求。只需安裝一個(gè)去耦電容和電壓+電流設(shè)置電阻即可使用。不再需要反激式和推挽式電路中常見(jiàn)的平衡漏感和一個(gè)到二個(gè)電容的變壓器設(shè)計(jì)，為設(shè)計(jì)工程師節(jié)省了大量的開(kāi)發(fā)時(shí)間。另外，該款產(chǎn)品還可將外部組件的數(shù)量縮減超過(guò)60%，簡(jiǎn)化了供應(yīng)鏈和采購(gòu)流程。 

除此之外，UCC14240-Q1還擁有更低的EMI和出色的溫度精度。集 成 變 壓 器 具 有3.5pF 的初級(jí)到次級(jí)電容，針對(duì)EMI性能和瞬態(tài)抗擾度進(jìn)行了優(yōu)化。閉環(huán)控制在零下40℃至150℃范圍內(nèi)可實(shí)現(xiàn)±1.0%精度的雙輸出。

TI一直將重點(diǎn)放在動(dòng)力系統(tǒng)中各個(gè)子系統(tǒng)的集成、減少 DTC 和功率密度改進(jìn)上。通過(guò)將整個(gè)動(dòng)力總成系統(tǒng)集成到一個(gè)單元中，OEM 廠商可以將其提高到更高水平，進(jìn)一步降低成本，這與 IC 行業(yè)中的片上系統(tǒng)概念相似。第一步是將 OBC 和直流/直流子系統(tǒng)組合到一個(gè)盒子中，將牽引逆變器和直流/直流子系統(tǒng)組合到一個(gè)盒子中。這就是系統(tǒng)級(jí)集成式動(dòng)力總成解決方案的基本原理，無(wú)論我們采用哪種配置，集成式動(dòng)力總成概念都可以顯著降低動(dòng)力總成系統(tǒng)的整體重量、增大功率重量比、消除子系統(tǒng)之間的布線并實(shí)現(xiàn) DTC 目標(biāo)。高度集成的UCC14240-Q1提供易于使用且可靠的隔離偏置電源。它是目前市場(chǎng)上最小的解決方案，可以用于電路板的頂部和底部，為設(shè)計(jì)提供更大的靈活性。

目前混合動(dòng)力汽車和電動(dòng)汽車市場(chǎng)正在快速增長(zhǎng)，這個(gè)市場(chǎng)的未來(lái)增長(zhǎng)取決于成本降低，以使消費(fèi)者能夠負(fù)擔(dān)得起混合動(dòng)力汽車和電動(dòng)汽車，并使原始設(shè)備制造商有利可圖。UCC14240-Q1將這種集成概念提升到了一個(gè)新高度，這既降低了成本，又提高了汽車的總里程數(shù)。以上即是TI為解決電動(dòng)汽車的核心問(wèn)題里程焦慮和高成本交出來(lái)的完美答卷。相信通過(guò)諸如TI這般實(shí)力雄厚的創(chuàng)新企業(yè)的不懈努力，未來(lái)汽車市場(chǎng)會(huì)有翻天覆地的變化。