PI推出全球首款汽車級認證門極驅(qū)動板SCALE EV，2022年第四季度量產(chǎn)

近日，PI（Power Integrations）面向電動汽車、混合動力和燃料電池汽車（包括巴士和卡車）以及建筑、采礦和農(nóng)用設(shè)備的大功率汽車和牽引逆變器市場，推出了一款適用于Infineon EconoDUAL模塊的SCALETM EV系列門極驅(qū)動板。

SCALE EV板級門極驅(qū)動器內(nèi)部集成了兩個增強型門極驅(qū)動通道、相關(guān)供電電源和監(jiān)控遙測電路。新驅(qū)動板已通過汽車級認證和ASIL-B認證，可實現(xiàn)ASIL-C牽引逆變器設(shè)計，適用于ASIL-C/D系統(tǒng)應(yīng)用。第一個發(fā)布的SCALE EV系列成員是2SP0215F2Q0C，專為EconoDUAL 900A 1200V IGBT半橋模塊而設(shè)計。

 
圖 | SCALE EV: 雙通道門極驅(qū)動器，具有1200V的 加強絕緣強度及先進的故障匯報功能

那么問題來了，為什么采用獲得ASIL-B認證的模塊產(chǎn)品可以實現(xiàn)ASIL-C/D等級的系統(tǒng)設(shè)計呢？PI資深技術(shù)培訓(xùn)經(jīng)理Jason Yan表示：“這是因為標準越高，冗余設(shè)計就越多，故障保護做得越全面，當(dāng)然成本也就會相應(yīng)地提高，這意味著我們可以通過整個系統(tǒng)的保護機制來提高系統(tǒng)的ASIL等級，而非單獨取決于某個模塊，所以有時候下面子系統(tǒng)只達到ASIL-B，但我們能設(shè)計出ASIL-C/D等級的系統(tǒng)。”

舉個例子，如果我們做一個達到ASIL-A等級的板子，板子上有100個元器件，那么90%的元器件的單點故障失效都不會產(chǎn)生致命故障，但要達到ASIL-B/C/D的時候可能就要95%、97%、99%的元器件在出現(xiàn)單點故障失效的時候都不能產(chǎn)生致命失誤。所以當(dāng)要達到ASIL-D等級的時候，100個元器件中99個元器件的單點故障都不能出現(xiàn)致命故障的保護機制就要非常完善，當(dāng)然成本就會非常高。為了降低成本，我們在系統(tǒng)評估的時候，對于ASIL-D要求下的子系統(tǒng)部件并非都要是ASIL-D等級的，我們可以通過其他途徑，軟件也好，硬件也好，只要保證ASIL-B子系統(tǒng)發(fā)生故障時不會直接反映到系統(tǒng)層面上來就行。所以說滿足ASIL-B認證的模塊產(chǎn)品SCALE EV可以完成ASIL-C/D系統(tǒng)的實現(xiàn)。

 
圖 | 驅(qū)動器IC具有非常高的集成度

在這塊版中，最能體現(xiàn)PI競爭力的就是這兩顆驅(qū)動IC，它的集成度是很高的，可使整個驅(qū)動板（包括門極電源）的尺寸大小完全適合于功率模塊，同時仍能提供符合IEC 60664標準的加強絕緣所需的間距。同時，該驅(qū)動IC采用ASIC封裝，可提供11.4mm的爬電距離和電氣間隙，安全滿足800V汽車系統(tǒng)電壓的要求。

 
圖 | SCALE EV板的接口連接簡單可靠

此外，系統(tǒng)微控制器的輸入和輸出線路通過兩個獨立的板載連接器連接，可以滿足功能安全的要求。每個通道只需要一個獨立的5V供電即可，電路板上會生成其他所需的隔離輸出電壓。

 
圖 | SCALE EV板主動短路(ASC)模式支持功能安全要求

在耐壓方面，SCALE EV門極驅(qū)動器產(chǎn)品系列具有1200V的額定耐壓，適用于400V和800V系統(tǒng)，同時支持碳化硅(SiC) MOSFET和基于硅的IGBT開關(guān)。其設(shè)計符合5500米海拔要求，并且提供三防漆服務(wù)選項以滿足技術(shù)上的潔凈度要求。新產(chǎn)品在設(shè)計上優(yōu)勢明顯，具備完善的保護措施，集成了主動短路、對所連接直流母線電容的主動放電、通過主動門極控制實現(xiàn)過壓限制，以及門極監(jiān)測、信號傳輸監(jiān)測和芯片內(nèi)溫度監(jiān)測等診斷功能，對于SiC MOSFET開關(guān)的短路和過流響應(yīng)時間小于1微秒，而IGBT開關(guān)的短路和過流響應(yīng)時間小于3微秒。

 
圖 | 基于Infineon EconoDUALTM模塊的2SP02152FQ

值得一提的是，2SP02152FQ的樣品現(xiàn)已開始供貨，2022年第四季度將全面量產(chǎn)。價格方面，100片用量的每片單價為200美元。同時，PI還將提供SCALE EV的相關(guān)技術(shù)支持資料，包括數(shù)據(jù)手冊、壓接工具的CAD設(shè)計文件、RDHP-2250Q接口板以及與其相配的PC版調(diào)測軟件。此外，PI還將提供設(shè)計服務(wù)，可對其他特殊的IGBT或SiC芯片的開關(guān)性能進行調(diào)整，并根據(jù)新型模塊的外形尺寸定制布局。

當(dāng)然，基于Infineon EconoDUALTM模塊的2SP02152FQ只是PI發(fā)布的第一款汽車級認證門極驅(qū)動板，后面如果有客戶有需要，也可定制基于其他廠商的門極驅(qū)動板產(chǎn)品，屆時將增加其他的產(chǎn)品型號。