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新型车用功率元件带起良性涟漪效应

2022-04-25 16:08:57 Bill Schweber 阅读:
新功率元件正大量涌现,我们恭逢其盛;因为随着汽车的动力传动,信息娱乐系统、装配组件等日益电气化,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它领域,也会造成同样意想不到的「涟漪效应」(涟漪效应;Ripple Effect)。

我们从材料、技术、生产、元件等技术发展史中学习到的一个道理就是: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。cGxednc

某些情况下,相关的进步发生在相关的行业中;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。cGxednc

这种曲折的现象,也曾体现在在1970年代由英国科学史家James Burke创作、撰写并主持的英国电视剧节目《关联》( Connections )。他示范了看似无关联的发展如何直接及间接的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。)cGxednc

举例来说:消费型烘烤器皿中使用的耐热Pyrex硼矽酸玻璃(耐火玻璃),是由德国化学家暨玻璃技术专家、Schott AG创办人Otto Schott于1893年首次开发的。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,康宁公司(Corning Glass Works)的研究主管Eugene Sullivan,为了降低因为热冲击导致玻璃自动碎裂的严重问题,进一步改良这种耐热硼矽酸玻璃,开发出铅硼玻璃(Nonex),随后经修改并命名为Pyrex。cGxednc

相同的情况也发生在热玻璃灯罩、铁路号志,甚至是电瓶(一种玻璃容器,当时普遍用来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。cGxednc

新功率元件正大量涌现,我们恭逢其盛;因为随着汽车的动力传动,信息娱乐系统、装配组件等日益电气化,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它领域,也会造成同样意想不到的「涟漪效应」(涟漪效应;Ripple Effect)。cGxednc

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功率器件及功率相关新产品,它们都符合有关的AEC-Qxxx标准:cGxednc

  • 由东芝电子零组件公司(Toshiba Electronic Devices and Storage Corporation,TDSC)推出的TLX9160T固态光继电器,主要针对电池管理系统(BMS)、接地故障侦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)、1-Form-A典型单极单投(SPST)机电式继电器,如图1所示。

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图1 :东芝电子零组件公司(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(NO) 、1-Form-A典型单极单投(SPST)机电式继电器,同时还具备其他效益。cGxednc

  • 德州仪器(Texas Instruments;TI) LM74720-Q1和同型的LM74721-Q1理想二极体控制器,透过双栅极驱动拓扑以绝佳的效能控制一对外部n通道MOSFET,用于汽车直流(DC)导轨上的主动整流与电池反向保护,如图2所示。其中一个受控的MOSFET模拟理想二极体,而另一个MOSFET则用于电源路径开关控制、突波限制和过压保护。

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图2 :德州仪器LM74720-Q1和同型的LM74721-Q1理想二极体在主动整流与电池反向保护方面发挥绝佳效能。cGxednc

  • Power Integrations (PI)开发符合AEC-Q100标准的NN3947CQ-TL和INN3949CQ-TL开关电源IC,在600和800V电池与燃料电池电动车(EV)中,将一个额定1,700V电压的SiC MOSFET整合到低压电源的电力系统中,如图3。该公司InnoSwitch 3-AQ系列新增的功能强调简单、精巧的解决方案,提供达70W的功率,可供空调、车体控制电子及其他车辆子系统使用。

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图3 :Power Integrations开发的NN3947CQ-TL和INN3949CQ-TL开关电源IC ,整合额定1,700V电压的SiC MOSFET ,可用于600V和800V电池组与燃料电池。cGxednc

  • 意法半导体(STMicroelectronics;ST)推出的VN9D30Q100F,是一款多通道高侧驱动器,如图4。这款六通道元件有两条33mW及四条90mW通道,而同型的VN9D5D20FN是一款四通道元件,拥有两条6mW和两条20mW道通。它们主要针对感应马达负载(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。

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图4 :意法半导体推出的VN9D30Q100F是一款6通道高侧驱动器,具备数字「智能」以及密集的诊断与故障侦测/回报功能。cGxednc

您能看见这些元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,是否想过或曾经对向外寻求那些表面上针对其他应用、看似与您无关的元件?cGxednc

(参考原文:The beneficial ripple effect of new automotive power devices,by Bill Schweber)cGxednc

本文同步刊登于EDN Taiwan 2022年4月号杂志cGxednc

责编:Echo
本文为电子技术设计原创文章,未经授权禁止转载。请尊重知识产权,违者本司保留追究责任的权利。
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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