TI 新款絕緣式閘級驅動器提升牽引逆變器效率讓電動車行駛里程最大化

德州儀器推出高效並符合功能安全的絕緣式閘極驅動器，可提高功率密度並降低系統複雜度，使牽引逆變器更有效率而讓電動車行駛里程最大化。



隨著電動車在市場受歡迎，市占率逐漸提升，電動車的各系統設計也不動改良，希望能更符合消費者的需求。由於電動車利用電池做動力來源，除了在自己家中充電之外，外面的充電站並不像傳統加油站那麼多，因此不少車主行駛電動車時，對於電池剩餘容量與可行駛里程常感到不安，甚至焦慮！


德州儀器台灣行銷與應用現場資深應用工程師陳昭甫

為了減少電動車車主的里程焦慮，各大製造商都持續改進設計，包括提升電池容量與提升用電效率。電動車內擁有眾多的電氣系統，每個子系統都能提升用電效率時，當然就能讓耗電量減少而讓電動車行駛里程提升。


提升牽引逆變器效率即可將行駛里程最大化

擁有可應用在電動車系統眾多產品的德州儀器 （TI）便針對牽引逆變器推出高效能且符合功能安全要求的 UCC5880-Q1強化型絕緣式閘極驅動器，其整合功能可讓電動車動力系統工程師提高功率密度，降低系統設計複雜性和成本，推出更有效率且安全的牽引逆變器，將電動車行駛里程最大化。

電動車的牽引逆變器用來驅動牽引馬達，也是電動車中最主要耗電的部分，其功率可達 150kW 以上，因此牽引逆變器的效率和性能便直接影響電動車單次充電後的行駛里程。為了讓牽引馬達能高速運作，牽引逆變器設計除了使用更先進的控制演算法，功率級的切換電晶體採用 SiC MOSFET，並朝向更高電壓如 800V等，以獲得更高的功率密度。


TI UCC5880-Q1 具有即時可變閘極驅動電流功能以降低 SiC 切換功率損耗

而使用 TI 的 UCC5880-Q1 將可打造出更安全、更高效、更可靠的碳化矽（SiC）和絕緣閘雙極電晶體（IGBT）牽引逆變器。UCC5880-Q1 具有可及時改變閘極驅動電流、SPI 介面、先進的碳化矽（SiC）監控和保護以及用於功能安全的整合式診斷。

新一代電動車正不斷的提升可靠性和功率性能，而效率提高最直接的好處便是增加每次充電後的行駛里程。不過設計人員想要再提升牽引逆變器效率並不太容易，因為目前現有大多數牽引逆變器設計都已經擁有 90% 或更高的運作效率。

在牽引逆變器中使用 UCC5880-Q1，可利用及時調整閘極驅動電流功能，將輸出以步進方式控制在 5A 至 20A之間，而將系統效率提升 2%，同時將 SiC 切換功率損耗降至最低。根據車廠實測，在效率提升 2% 時，電池每一次充電後，便能讓電動車行駛里程最多可增加 7 英里，若以對於每周為電動車充電三次計算，便代表每年可以多行駛 1,000英里。


UCC5880-Q1 可克服複雜的高電壓系統設計挑戰

此外 UCC5880-Q1 的可程式化 SPI 及整合的監控和保護功能，可以降低設計複雜性以及外部零組件成本。工程師可以使用碳化矽電動車牽引逆變器參考設計進一步減少元件並快速製作更高效的牽引逆變器系統。這種可客製化且經過測試的設計包括 UCC5880-Q1、偏壓電源供應系統、即時控制微處理器和高精密度感測。