PI 1700V 碳化硅参考设计如何加速800V平台普及

随着新能源汽车行业向电气化和智能化全面迈进，系统架构正从400V平台向800V平台升级，以提升充电速度、降低电流损耗并优化整车能效。作为整车低压供电的核心单元，辅助电源的设计要求也显著提高。新的辅助电源不仅需要适应更宽的高压输入范围，还必须在体积、效率、热管理及可靠性等多个维度实现系统级最优。

针对这一趋势，近期Power Integrations最新推出了五款基于1700V碳化硅(SiC)开关IC的参考设计。该设计涵盖16W至120W的功率水平, 采用绕线式变压器或扁平的平面变压器，适用于汽车应用中的DC-DC母线变换、逆变器应急电源、电池管理和辅助系统电源等场景。这些参考设计基于该公司的1700V InnoSwitch™3-AQ反激式开关IC实现。

在封装上，该参考设计采用了超薄inSOP-28封装，该封装将初级侧间距增加至5.1mm，满足800V/1000V高压平台的绝缘要求，同时无需额外涂覆三防漆，简化了生产工艺。此外，新封装在引脚布局上做了微调，但保持了与旧版本的引脚兼容性，方便客户快速迁移设计。

这些参考设计涵盖多种功率等级和输出电压，其中有的采用了先进的平面变压器技术。相比传统绕线变压器，平面变压器具有高度更低、一致性更好、抗震性更强等优势，尤其适合对空间和可靠性要求极高的车载环境。此外，该设计符合IEC 60664-1和IEC 60664-4标准，并提供加强绝缘保护。

核心器件PI InnoSwitch™3-AQ反激式开关IC，集成功率MOSFET、初级PWM控制器及次级同步整流驱动器的一体化准谐振反激方案，在隔离驱动方面，InnoSwitch3-AQ依托PI独有的FluxLink™磁耦通信技术，突破传统光耦器件的速度和寿命限制，实现了高带宽、低延迟的高压隔离信号传输，同时提升了系统的EMI抗扰能力。与传统方案相比，这种数字隔离架构大幅度降低了光耦老化造成的系统失效风险，提高了长期运行的可靠性，特别适用于电动汽车这一对功能安全要求极高的领域。该器件可以在漏极电压低至30V的情况下启动，无需外部启动电路，这对功能安全至关重要。其他保护功能包括输入欠压保护、输出过压保护和过流限制。空载功耗小于15mW。该IC还采用了同步整流、波谷开通的断续/连续导通模式(DCM/CCM)反激控制器，可提供超过91%的效率。

此次发布的五款参考设计构成了一套完整的解决方案矩阵，全面覆盖新能源汽车各类应用场景：

RDK-1039Q — 采用平面变压器的18W电源，板高仅有12.5mm，用于牵引逆变器门极驱动器或应急电源。

RDK-1054Q — 采用平面变压器的120W电源，板高14.6mm，设计用于缩小或消除笨重的12V电池；

RDK-994Q — 35W超薄型牵引逆变器门极驱动或应急电源，输入电压为40-1000VDC、输出电压为24V，板高18mm 。

DER-1045Q — 16W四路输出电源，其中一路为14V应急电源(EPS)输出，三路分别有+18V/-5V输出电压的门极驱动输出。

DER-1030Q — 20W四路输出电源，其中一路输出为24.75V的应急电源(EPS)，三路输出为25.5V的门极驱动电源；

PI资深FAE 王晓戈表示，目前该系列产品采用成熟的碳化硅（SiC）技术实现高性能表现，而基于氮化镓（GaN）技术的下一代解决方案也已在规划中，预计将带来更优异的能效表现和功率密度。相比SiC，GaN器件在导通损耗和开关频率方面具有潜在优势，同时也将要满足汽车级的可靠性要求。与此同时，PI独特的FluxLink磁隔离通讯技术也是InnoSwitch3-AQ方案在市面一众电源转换方案中脱颖而出的关键。

市场趋势显示，随着800V平台的普及，对高集成度电源方案的需求将持续增长。微型DCDC转换器和无散热片设计正在成为新的行业标准。对于工程师来说，掌握这些新技术并善用厂商提供的设计工具，将是应对未来挑战的重要能力。PI还同步提供了完整的参考设计包，包括原理图、PCB布局、EMI测试、热仿真数据和BOM清单，可帮助汽车电源设计工程师快速实现从原型验证到量产导入的全过程缩短。

这些创新不仅提升了电源系统的性能，更重要的是为电动汽车的轻量化和成本控制提供了新的可能性。随着技术的不断演进，高压电源设计正在进入一个更智能、更高效的新时代。PI凭借其在集成电源领域的创新设计能力，正在推动辅助电源解决方案向更高效率、更优热性能与更高可靠性的方向发展。结合其长期在工业与消费电源市场的深厚积累，PI有望进一步扩大在汽车电气化核心电源领域的影响力，为行业提供具备高可靠性的产品方案。