PI推出5款800V高压平台DC-DC隔离参考设计

2025-06-19 00:23:03作者: 设计前言

  国内新能源汽车的热销,根源在于其在各方面已达到成熟水平,其中“800V”高压平台已成为众多高端车型的重要卖点。随技术的快速迭代,800V 平台正加速从高端细分市场向主流消费区间渗透。近日上市的全新国产新能源汽车,起售价仅为 13.28 万元,却配备了全域 800V 碳化硅平台,该技术现已惠及主流消费群体。

  然而,从400V平台升级到800V也带来了显著的电应力增加等多重技术挑战。在提升系统动力性、安全性和效率等多方面性能的同时,还需确保与现有充电基础设施的兼容性。近期,Power Integrations(以下简称PI)推出了五款面向800V汽车应用的参考设计。这些设计的功率范围覆盖16W至120W,采用传统绕线式或低剖面平面变压器方案,能够灵活满足牵引逆变器门极驱动、逆变器应急电源、电池管理系统及辅助电源等应用场景的需求。

  在介绍五款面向800V汽车应用的参考设计之前,我们先来了解一下InnoSwitch 3-AQ这款1700V额定耐压的恒压/恒流开关IC。这五款参考设计均为隔离型反激式DC-DC转换器,其核心器件均采用该芯片。

  InnoSwitch 3-AQ 是 PI 针对新能源汽车推出的一款符合 AEC-Q100 车规级标准的高压反激式开关 IC,专为 400 V 和 800 V 电池系统的多种应用场景设计。该系列器件采用 1700 V 碳化硅开关技术,集成了高压 SiC 功率开关与同步整流控制电路,能够在高达 1000 VDC 的工作电压下稳定运行。

  得益于 PI 独创的 InSOP-28G 宽爬电距离封装,初级侧漏极与源极之间保持了 5.1 mm 的安全间隙,无需喷涂三防漆即可满足 IEC 60664-1 绝缘标准和污染等级 2 的要求,从而简化了生产的基本工艺并提升了系统可靠性。此外,该器件在漏极电压低至 30 V 时即可自启动,空载功耗低于 15 mW,并且内置了输入欠压、输出过压和过流保护等多重安全机制,为汽车级应用提供了高效、可靠的电源解决方案。

  在性能方面,InnoSwitch 3-AQ 系列支持高达 120 W 的输出功率,转换效率超过 90%。借助 FluxLink 次级侧控制技术,该系列实现了优于 ±1% 的输出调整精度,并可将整体元件数量减少近 50%,从而有效节省 PCB 面积和 BOM 成本。无论是平面变压器还是传统绕线变压器,均可与该系列配合使用,帮助设计师在体积受限的电池管理系统、μDCDC 变换器、控制电路以及牵引逆变器的应急电源(EPS)等多种应用中实现更高的功率密度和更简洁的布局。

  此外,PI 还提供多种开关电压等级的 InnoSwitch 3-AQ 器件,包括 750V 硅、900V 硅、900V PowiGaN 以及 1700V SiC。工程师仅需对电路板进行少量改动,就可以快速切换,以满足多种电池平台和应用场景的需求。

  PI 推出的五大参考设计均为隔离型反激式DC-DC转换器。在新能源汽车电力系统中,车载DC-DC转换器扮演着至关重要的角色,即将电池包提供的高压直流电精确转换为12V、14V、24V或25.5V等车载低压电源,用于驱动车灯、仪表、电子助力转向、充电装置及各类控制单元。此外,在主低压母线发生故障时,通过应急电源通道(EPS)实现毫秒级无缝切换,确保安全关键系统的持续供电和车辆功能的可靠性。

  随着800V高压平台逐渐普及至10万级大众消费市场,需求日渐增长,高效且小型化的DC-DC转换方案已成为整车电气架构优化的关键组成部分。

  RDK-1039Q 是一款专为 800V 电动汽车平台设计的超薄应急电源参考方案。该方案采用高效平面变压器,取代了传统的分立绕线器件,实现了仅受电容器限制的 12.5 mm 板高。该模块支持 30–1000 VDC 的宽输入范围,输出稳压 12 VDC,上限功率可达 18 W,并通过优化绝缘结构,满足汽车级安全标准。该模块适用于牵引逆变器门极驱动器或应急电源。

  RDK-1054Q 是一款专为800V高压平台设计的120W超紧凑型DC-DC降压参考方案,旨在缩小或消除笨重的12V电池。该方案采用扁平平面变压器与InnoSwitch 3-AQ反激式开关IC相结合,实现了仅受电容器尺寸限制的14.6 mm极薄板高,无需额外散热片即可稳定输出12V/120W的高功率。输入电压范围为200–900VDC,InSOP-28G宽爬电封装和优化的绝缘设计符合IEC 60664-1标准及汽车级污染等级要求。

  RDK-994Q是一款35W超紧凑电源,输入电压范围为40-1000VDC,输出电压为24VDC。该电源采用扁平分立变压器设计,具备加强绝缘性能,高度受电容限制,适用于牵引逆变器的栅极驱动或应急电源。

  RDK-1054Q 是一种可替代电池的电源解决方案,输入电压范围为 200-900VDC,输出电压为 12VDC,功率为 120W。该产品采用较少的元件,配备平面变压器和加强绝缘设计,扁平化设计使其高度受电容限制,能够有效减小或消除笨重的 12V 电池,优化汽车电源布局。

  DER-1030Q 是一款 20W 四路输出的超紧凑电源,输入电压范围为 40 - 950VDC。该电源具备四路输出,其中一路为 24.75V 的应急电源(EPS),其余三路为去耦的 25.5V 栅极驱动输出。该产品适用于牵引逆变器的栅极驱动和应急电源。这两款产品均采用宽爬电距离封装,增强绝缘性能,确保在复杂环境下汽车电源的安全稳定运行。

  面对新能源汽车电源设计的全新挑战,PI已备好从芯片到整体解决方案的完整工具箱。本文提及的五款参考设计可为800V高压平台上的汽车电源系统带来很明显的优化。通过InnoSwitch3-AQ平台提供的一体化解决方案,相关电源不仅在提升整体系统性能和可靠性的同时简化了设计和生产流程,还实现了更高的功率密度和更小的封装布局。

  Power Integrations凭借从芯片级到系统级的技术整合能力,不但可以满足当前市场对高压DC-DC转换器高效化、小型化和安全性的需求,也为未来800V电源架构的演进奠定了基础,在推动新能源汽车高压电源架构升级方面具备极其重大的行业意义。