據(jù)聯(lián)合國政府間氣候變化委員會（IPCC）發(fā)布的第六次氣候評估報告指出，地球溫度攀升，全球溫度存在失控風(fēng)險，世界在未來幾十年將面臨進一步的氣候危機。而幾十年前的今天，人類活動排放的溫室氣體已使全球平均氣溫比工業(yè)化前上升了1.1℃，這助推了今年災(zāi)難性天氣的發(fā)生。電動汽車的廣泛推行已成為社會共識，面向碳中和的低碳、零碳乃至負(fù)碳技術(shù)將成為未來全球產(chǎn)業(yè)革命和科技競爭的關(guān)鍵。

現(xiàn)在電動汽車面臨的最大的挑戰(zhàn)是成本。如今，每千瓦時的平均電價已超過1000美元。到2024年，價格預(yù)計將跌至100美元以下。隨著越來越多的公司接受電動汽車并對其技術(shù)進行創(chuàng)新，價格有望繼續(xù)下降。這與德州儀器（TI）“降低汽車制造商的生產(chǎn)成本和消費者的購買價格”的目標(biāo)不謀而合。與此同時，電動汽車的行駛范圍正在增加，現(xiàn)在最新的電動汽車一次充電可以行駛480公里以上，加上充電站數(shù)量的增加，越來越多的消費者表示愿意購買電動汽車。

TI汽車系統(tǒng)工程與市場營銷部門總監(jiān)Ryan Manack在9月28日召開的在線新聞發(fā)布會上表示，TI希望借助自己的技術(shù)和專業(yè)知識幫助客戶集成動力系統(tǒng)，以降低成本，簡化設(shè)計，提高功能安全和增強可靠性。動力系統(tǒng)集成還能夠通過在更小的解決方案中實現(xiàn)更高的功率來擴展驅(qū)動范圍，提高系統(tǒng)效率與功率密度，以延長行駛里程。這會使電動汽車得到更廣泛的應(yīng)用。

TI此次發(fā)布的尺寸更小、精度更高的1.5W 隔離式直流/直流偏置電源模塊UCC14240-Q1，使用專有集成變壓器技術(shù)，通過全新的易用型偏置電源模塊，可將電源解決方案的尺寸減小一半，滿足系統(tǒng)小型化和輕量化需求。

UCC14240-Q1的產(chǎn)品說明圖

改用分布式電源架構(gòu)有何優(yōu)勢可言？

多年來，汽車設(shè)計工程師都在致力于提高電動汽車的效率和可靠性，同時降低其動力總成系統(tǒng)的重量。改用分布式電源架構(gòu)，即隔離式柵極驅(qū)動器配上專用的偏置電源，不僅可以大大提高在隔離式高壓環(huán)境中的可靠性，還可以減少設(shè)計周期與組件數(shù)量，縮小尺寸和重量。高度集成的電源解決方案可減少系統(tǒng)空間占用并實現(xiàn)輕量化的目標(biāo)。

在可靠性方面，在IC尺寸的封裝中實現(xiàn)隔離式功率傳輸，一般傳統(tǒng)解決方案使用笨重、嘈雜的單一變壓器為各個組件供電，一旦該變壓器或電源出現(xiàn)問題，整個系統(tǒng)將會癱瘓。而在分布式系統(tǒng)中，隔離式柵極驅(qū)動器配有專用的偏置電源，因此可以提高系統(tǒng)對單點故障的反應(yīng)能力。如果其中一個偏置電源失效，其他偏置電源及其配套的柵極驅(qū)動器仍可正常運行，這也保證了汽車在道路上的行駛安全。

在尺寸和重量方面，分布式電源架構(gòu)通過減少組件數(shù)量將電源解決方案的尺寸減小一半，使系統(tǒng)更加小型化和輕量化。同時它可以縮短設(shè)計周期，實現(xiàn)體積更小、重量更輕，抗振性更佳的優(yōu)點，有助于進一步提升車輛的行駛里程。

UCC14240-Q1助力解決電動汽車的核心痛點

“這款采用專有集成變壓器技術(shù)的最新器件UCC14240-Q1有助于實現(xiàn)半分布式和分布式電源架構(gòu)。迄今為止，UCC14240-Q1是業(yè)界最小、最精確的1.5W隔離式DC/DC偏置電源模塊。它使用的專有集成變壓器技術(shù)，可將電源解決方案尺寸縮小一半”，Ryan Manack表示：“使用該產(chǎn)品可將性能和功率密度提高到一個新的水平，同時通過簡單易用的設(shè)備更快地進入市場。”

TI的專有集成變壓器技術(shù)為系統(tǒng)帶來了明顯的尺寸變化。UCC14240-Q1與傳統(tǒng)解決方案與相比降低了7mm以上，厚度降為3.55mm，體積縮小75%，并將BOM組件數(shù)量從26個縮減至10個。此外，TI解決方案的額定絕緣電壓更高，為3000VRMS。該款產(chǎn)品的絕緣性能經(jīng)由100%的生產(chǎn)測試和獨立的第三方認(rèn)證。

普通IC和UCC14240-Q1對比圖

HEV/EV牽引逆變器中的UCC14240-Q1

UCC14240-Q1優(yōu)化的不僅有尺寸，還有系統(tǒng)集成。推挽和反激式變壓器需要幾個分立元件來構(gòu)建電路，包括整流器、緩沖器和電壓調(diào)節(jié)器。TI的集成設(shè)計將這些功能融入電路板中，消除了對復(fù)雜外部組件的需求。只需安裝一個去耦電容和電壓+電流設(shè)置電阻即可使用。不再需要反激式和推挽式電路中常見的平衡漏感和一個到二個電容的變壓器設(shè)計，為設(shè)計工程師節(jié)省了大量的開發(fā)時間。另外，該款產(chǎn)品還可將外部組件的數(shù)量縮減超過60%，簡化了供應(yīng)鏈和采購流程。 

除此之外，UCC14240-Q1還擁有更低的EMI和出色的溫度精度。集 成 變 壓 器 具 有3.5pF 的初級到次級電容，針對EMI性能和瞬態(tài)抗擾度進行了優(yōu)化。閉環(huán)控制在零下40℃至150℃范圍內(nèi)可實現(xiàn)±1.0%精度的雙輸出。

TI一直將重點放在動力系統(tǒng)中各個子系統(tǒng)的集成、減少 DTC 和功率密度改進上。通過將整個動力總成系統(tǒng)集成到一個單元中，OEM 廠商可以將其提高到更高水平，進一步降低成本，這與 IC 行業(yè)中的片上系統(tǒng)概念相似。第一步是將 OBC 和直流/直流子系統(tǒng)組合到一個盒子中，將牽引逆變器和直流/直流子系統(tǒng)組合到一個盒子中。這就是系統(tǒng)級集成式動力總成解決方案的基本原理，無論我們采用哪種配置，集成式動力總成概念都可以顯著降低動力總成系統(tǒng)的整體重量、增大功率重量比、消除子系統(tǒng)之間的布線并實現(xiàn) DTC 目標(biāo)。高度集成的UCC14240-Q1提供易于使用且可靠的隔離偏置電源。它是目前市場上最小的解決方案，可以用于電路板的頂部和底部，為設(shè)計提供更大的靈活性。

目前混合動力汽車和電動汽車市場正在快速增長，這個市場的未來增長取決于成本降低，以使消費者能夠負(fù)擔(dān)得起混合動力汽車和電動汽車，并使原始設(shè)備制造商有利可圖。UCC14240-Q1將這種集成概念提升到了一個新高度，這既降低了成本，又提高了汽車的總里程數(shù)。以上即是TI為解決電動汽車的核心問題里程焦慮和高成本交出來的完美答卷。相信通過諸如TI這般實力雄厚的創(chuàng)新企業(yè)的不懈努力，未來汽車市場會有翻天覆地的變化。