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新型汽车功率器件引起有益连锁反应

2022-04-20 11:18:45 Bill Schweber 阅读:
新功率器件正大量涌现,我们恭逢其盛;随着汽车的动力总成、信息娱乐系统、配件等日益电气化,对于需要更高电压/电流、强调耐久性和温度范围性能的非汽车类等其他领域,也会造成同样意想不到的连锁反应。

我们从材料、技术、生产、元器件等技术发展史中学习到的其中一件事就是,在一个领域中的进展往往会被采用、调整,并进而带动其他领域有所突破。某些情况下,相关的进步发生在相关的场域中,然而在某些情况下,进步的益处却被利用在颇不相干的领域,甚至显然是毫无关联的应用。RoDednc

这种不断来回往返的情境,最佳写照当属1970年代由英国科学史家James Burke创作、撰写并主持的英国电视连续剧节目《关联》(Connections)。他示范了看似无关联的发展如何直接及间接地带动其他方面发展进步。尽管他强调的某些关系与路径可能有几分脆弱,但是其中的信息仍然极为有效,并且合乎时宜又有相关性。(值得庆幸的是,虽然这些剧集年代久远,但是仍然非常吸引人,而且还可以在YouTube上找到。)RoDednc

举例来说:消费类烤盘中所使用的耐热Pyrex硼硅酸盐玻璃,是由德国化学家和玻璃技术专家、Schott AG的创始人Otto Schott于1893年所首次开发的。然而,这种玻璃当初并不是为了厨房用途而开发的。直到后来,康宁玻璃工厂的研究主管Eugene Sullivan,为了降低因为热冲击所引起的玻璃自动碎裂的严重问题,进一步改良了这种玻璃,开发出铅硼玻璃(Nonex),随后经修改并命名为Pyrex。RoDednc

相同的情况也发生在热玻璃灯罩、铁路信号灯,甚至是电池瓶(一种玻璃容器,当时普遍用来盛装可充电的铅酸电池,在充电/放电的循环周期间热度会上升)上,这些物品曝露在冰冷的雨水中即会碎裂。Sullivan随后让他的妻子在烘烤器皿中测试这种玻璃;后来的发展就是人们所说的消费产品故事了。RoDednc

新功率器件正大量涌现,我们恭逢其盛;因为随着汽车的动力总成、信息娱乐系统、配件等日益电气化,对于需要更高电压/电流、强调耐久性和温度范围性能的非汽车类等其他领域,也会造成同样意想不到的连锁反应。RoDednc

提供一份无所不包的清单未免也太不实际,但我在此提供四款最近看到的汽车电源处理及电源相关的新产品,它们都符合有关AEC-Qxxx标准。RoDednc

由东芝电子元件与存储装置株式会社(TAEC)推出的TLX9160T固态光继电器,主要针对电池管理系统(BMS)、接地故障检测以及机械式继电器故障鉴别等相关的汽车需求。这款光继电器的固态功能相当于一个基本、常开(NO)的典型单刀单掷(SPST)机电式继电器,如1所示。RoDednc

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1:东芝电子元件与存储装置株式会社(TAEC)推出TLX9160T固态光继电器,非常接近固态功能等效的基本、常开的典型单刀单掷(SPST)机电继电器,同时还具备其他好处RoDednc

德州仪器(TI) LM74720-Q1和类似的LM74721-Q1理想二极管,通过双栅极驱动拓扑对一对外部N沟道MOSFET提供高性能控制,可用于汽车直流轨上的有源整流与电池反向保护,如2所示。其中一个受控的MOSFET用于模拟理想二极管,而另一个MOSFET则用于电源通路开关控制、浪涌电流抑制和过压保护。RoDednc

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2:德州仪器LM74720-Q1类似LM74721-Q1理想二极管可实现高性能有源整流电池反向保护。RoDednc

Power Integrations (PI)所开发的符合AEC-Q100标准的INN3947CQ-TL和INN3949CQ-TL开关电源IC,集成了一个1,700V额定电压的SiC MOSFET,用来为600V和800V的纯电动和燃料电池电动汽车中的低压电气系统供电,如3所示。该公司InnoSwitch 3-AQ系列的这些新增功能是一款简单、紧凑的解决方案的核心,可用于为空调、车身控制电子和其他车辆子系统提供高达70W的功率。RoDednc

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3Power Integrations开发的NN3947CQ-TLINN3949CQ-TL开关电源IC集成了1,700V额定电压的SiC MOSFET,可用于600V800V电池组与燃料电池。RoDednc

意法半导体(ST)所推出的VN9D30Q100F,是一款多路高边驱动器(4)。这款六通道器件有两条33mW和四条90mW通道,而类似的VN9D5D20FN是一款四通道器件,拥有两条7.6mW和两条20mW通道。它们主要针对感应电机负载(例如电动车窗)及电阻性负载(例如加热座椅),并包括SPI连接及数字电流检测和许多芯片诊断功能。RoDednc

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4:意法半导体推出的VN9D30Q100F是一款6通道驱动器,具备数字智能以及密集的诊断与故障检测/报告功能。RoDednc

您能看见这些元器件在非汽车领域设计中的重要地位吗?当您为自己的设计难题苦思解决之道时,是否曾想过那些表面上针对其他应用而设计、看似与您无关的器件呢?RoDednc

(原文刊登于EDN美国版,参考链接:The beneficial ripple effect of new automotive power devices,由Franklin Zhao编译。)RoDednc

本文为《电子技术设计》2022年4月刊杂志文章,版权所有,禁止转载。免费杂志订阅申请点击这里RoDednc

责编:Franklin
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Bill Schweber
EE Times/EDN/Planet Analog资深技术编辑。Bill Schweber是一名电子工程师,他撰写了三本关于电子通信系统的教科书,以及数百篇技术文章、意见专栏和产品功能介绍。在过去的职业生涯中,他曾担任多个EE Times子网站的网站管理者以及EDN执行编辑和模拟技术编辑。他在ADI公司负责营销传播工作,因此他在技术公关职能的两个方面都很有经验,既能向媒体展示公司产品、故事和信息,也能作为这些信息的接收者。在担任ADI的marcom职位之前,Bill曾是一名备受尊敬的技术期刊副主编,并曾在其产品营销和应用工程团队工作。在担任这些职务之前,他曾在英斯特朗公司(Instron Corp., )实操模拟和电源电路设计以及用于材料测试机器控制的系统集成。他拥有哥伦比亚大学电子工程学士学位和马萨诸塞大学电子工程硕士学位,是注册专业工程师,并持有高级业余无线电执照。他还在计划编写和介绍了各种工程主题的在线课程,包括MOSFET基础知识,ADC选择和驱动LED。
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