TI为新能源汽车提供高效的双向高压DC-DC及车充解决方案

姚志成

在能源汽车领域，德州仪器（ TI）格外注重在该领域与中国的车厂及Tier-1/2的配合，希望以己之力帮助中国弯道超车。随着市场的快速发展，政府的补贴退坡，外资车厂Tesla的加入，新能源汽车市场竞争异常残酷，消费者对新能能源汽车的要求也愈发苛刻，车厂及其Tier-1/2必须在成本与性能这两方面都下功夫。

以新能源汽车的典型应用——双向高压DC-DC，及车充OBC为例，如何提高单位功率密度，减小体积及重量，成为车厂要克服的挑战，甚至，个别车厂提出了希望做多合一模块，能复用MCU资源等一系列的挑战想法。正是在此环境下，TI推出了UCC21530+TMS320F280049方案，从系统层面驱动基于SiC的OBC+DC-DC系统。相较于传统方案，该方案将客户的系统缩小到原来的1/5，在不同工作模式下复用MCU资源，即便SiC材料现阶段较贵，但整体系统成本还是比老方案成本减少20%以上，系统质量也大幅度减少，很好地帮助了客户实现小型化、高能量密度、多合一功能的实现。

其中，TI的UCC21530是一款隔离式双通道栅极驱动器，具有4A峰值拉电流和6A峰值灌电流。该驱动器可驱动高达5 MHz的IGBT和SiC MOSFET，具有一流的传播延迟和脉宽失真度。驱动器通道之间具有3.3 mm的间距。它的输入侧通过1个5.7 kV RMS增强型隔离层与2个输出驱动器隔离，共模瞬态抗扰度（CMTI）的最小值为100 V/ns。2个次级侧驱动器之间的内部功能隔离支持高达1 850 V的工作电压。

该驱动器可配置为2个低侧驱动器、2个高侧驱动器或1个死区时间（DT）可編程的半桥驱动器。EN引脚拉低时会同时关闭2个输出，悬空或拉高时可使器件恢复正常运行。作为一种失效防护机制，初级侧逻辑故障会强制2个输出为低电平。

凭借上述所有高级功能，UCC21530可以在各种电源应用中实现高效率、高功率密度和稳健性。

而PiccoIoTM TMS320F280049 （F28004x）是一款功能强大的32位浮点微控制器单元（MCU），可让设计人员在单个器件上集成关键的控制外设、差分模拟和非易失性存储器。

实时控制子系统基于TI的32位 C28x CPU，可提供100 MHz的信号处理性能。C28x CPU的性能通过新的TMU扩展指令集和VCU-I扩展指令集得到了进一步提升，TMU扩展指令集可快速执行包含变换和扭矩环路计算中常见的三角运算的算法，VCU-I扩展指令集可降低编码应用中常见的复杂数学运算的延迟的需求。

综上所述，TI通过UCC21530与TMS320F280049结合SiC的方案，为解决客户的挑战提供了可能。

实际上，以上只是TI服务汽车领域的一个很小案例。TI在汽车领域所服务的市场细分为四大板块：ADAS系统，车身电子及照明系统，新能源车系统，以及影音娱乐与仪表盘系统。得益于背后丰富，强大的产品线，TI从处理器、MCU等EP（嵌入式处理）数字芯片，电源，信号链等Analog模拟芯片，及黑科技DLP@芯片，完整地覆盖了汽车各个系统的应用。