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兆亿微波商城:用GaN推动电动汽车的发展

2020/11/13 15:00:11
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  【兆亿微波商城】:再电动化浪潮推动下,随着新能源汽车市场的快速发展,各种材料和功率器件的出现,促进汽车行业的电动进程。

  TI独特的高度集成的氮化镓(GaN)解决方案可帮助混合动力电动汽车–从入门级到高级车型??–充电更快,行驶更远,降低了更高普及率的障碍,当我们为电动和混合动力汽车电源管理技术创建更高效??率的集成电路时,我们的客户可以设计出更高效,更实惠的汽车,以减少排放并帮助创造更清洁的环境。

兆亿微波商城:用GaN推动电动汽车的发展

  由于行驶距离焦虑加剧,并且担心寻找需要长时间停车的充电站,许多驾驶员犹豫要从传统汽车转换为混合动力或电动(HEV / EV)车辆。

  但是电源管理方面的创新正在帮助结束他们的等待。

  结合最新的汽车级氮化镓(GaN)功率管理技术的HEV / EV能够比基于传统硅基充电技术的汽车系统更快地充电,并且行驶更远。让汽车制造商消除这些障碍,以免广泛使用混合动力汽车/电动汽车,是朝着降低影响全球空气质量和气候的排放迈出的重要一步。

  “我们的客户正在寻找在不大幅增加车辆重量或成本的情况下增加功率的方法,”该公司高压电源团队的负责人史蒂夫·兰博兹说。TI的高度集成的GaN解决方案使汽车设计人员能够开发更可靠,更实惠,更高效地使用电源的充电系统。那是真正的游戏规则改变者。”

  可靠的电源管理技术

  GaN是一种非常通用的半导体材料,可以在高温和高压下工作-这是功率管理应用(例如发光二极管,太阳能逆变器和可再生能源存储系统)的关键考虑因素。在过去的十年中,TI的GaN产品已用于有效地为各种通信和工业设计供电,每次推出产品时,功率密度和效率都达到了新的水平。

  现在,TI凭借业界首款符合汽车标准的产品,为电动汽车的车载充电系统提供动力,将GaN带入了汽车市场。

  对于HEV / EV,TI GaN比传统的硅或较新的碳化硅(SiC)技术为制造商提供了优势,后者在充电过程中会产生大量热量,并在增加充电时间的同时放出能量。业界最快的集成栅极驱动器可实现两倍于硅MOSFET的功率输出,功率密度翻倍,并使汽车设计人员能够优化其车载充电架构的设计。

  “有效的电源管理的下一步围绕三件事,”我公司汽车电池产品业务开发负责人Ivo Marocco说。“首先,您需要精确充电。其次,电池系统需要更高的安全性。第三,负担能力是关键。锂离子电池可构成车辆成本的30%,而基于GaN的解决方案可通过减少50%的功率损耗来提供更为有效的方法。我们的GaN技术解决了所有这些问题。”

  更快,更小,更可靠的电源管理

  从小型手持式消费类设备和笔记本电脑到庞大的数据中心,技术越来越依赖于电源管理-电动汽车也不例外。诸如绝缘栅双极晶体管和金属氧化物半导体场效应晶体管之类的较早的功率开关技术随着时间的推移表现良好,但是设计人员在尺寸,发热量以及延迟或有问题的开关速度方面受到了限制。

  所有电源管理都涉及开关–接通和关断电流。开关效率低下会导致功率损耗,这就需要更大,更重的电源和更长的充电时间来补偿损耗。快速,精确的开关技术可产生更加无缝和高效的能量流,带来的好处包括减小系统尺寸和成本。

  “ GaN的快速开关速度提高了效率,从而减轻了汽车冷却的负担,” Steve说。“因此,随着电源周围的重磁变小60%,GaN提供的效率降低了系统成本并提高了整体功率密度。最终结果是减轻了车辆的重量,从而增加了车辆的续驶里程。这就是基于GaN的电源管理系统的承诺。”

  GaN还使HEV / EV工程师能够获得比现有解决方案高两倍的功率密度,更快的电池充电速度,更可靠的运行以及更高的电动汽车车载充电系统整体效率。

  “ GaN已经存在了一段时间,每个人都知道其好处,” Ivo说。“但是现在我们看到它已经从汽车领域的理论转变为实际应用,这令人兴奋。”

  TI高度集成的GaN解决方案可优化成本和功耗

  我们的GaN创新远远超出了普通开关。它为客户提供了全套功能,可创建基于GaN的车载充电系统,这对于HEV / EV市场将是重要的一步。

  通过利用我们的汽车专业知识,我们将TI制造的GaN-on-silicon FET和快速开关,2.2MHz硅栅极驱动器共同封装在一起,从而为客户提供了一种将所有部件整合在一起的简便方法-集成了开关,控制器和保护技术到单个芯片上。

  史蒂夫说:“我认为它凝聚了大脑和大脑。” “这款交换机功能强大,但是TI GaN创新中集成控制器提供的智能功能使开发人员可以从我们的解决方案中获得最高性能。”

  对GaN进行测试

  由于GaN和其他宽带隙晶体管在结构和材料上与硅器件不同,因此它们需要专门定制的测试指南以确保器件的可靠性。测试指南对于增强人们对GaN可靠性的信心并加速整个行业的采用至关重要。

  我们公司与他人共同创立了JEDEC的JC-70宽带隙功率电子转换半导体委员会,旨在为工程师提供有用的指导,以创建可靠的设计。该委员会最近发布了专门针对GaN的新开关指南-JEP180:氮化镓功率转换器件的开关可靠性评估程序指南。

  GaN的Stephanie Watts Butler博士说:“这项新指南为工程师提供了对开关行为的强大评估,这将进一步加速GaN在整个行业的普及,尤其是在效率,功率密度和可靠性至关重要的汽车和工业市场中。”我们公司的技术创新架构师。

  在过去的十年中,我们的内部可靠性实验室对GaN性能进行了测试,提供了超过4,000万小时的设备可靠性测试和近5吉瓦小时的应用内测试,以确保设备的长期可靠性。

  “ GaN就像是精密的瑞士手表,” Steve说。“可以非常精确地对其进行调整,我们知道如何做到这一点来调整最佳性能。我们的测试实验室为我们提供了这一点。”

  更清洁,更安全,更智能的交通世界

  到2025年近60%,比去年同期增长,与今天的560万台车辆预计将增加至全球所有汽车销售的30% -汽车行业是看到在售的混合动力/电动汽车的快速增加1的现有网络预计美国大约25,000个充电站也将大量增加。

  史蒂夫说:“我们的GaN电源管理技术为汽车设计工程师和汽车制造商提供了大幅减少车辆充电时间,增加功率密度,提高成本效益,扩大行驶里程和提高可靠性的机会。” “将降低采用混合动力电动汽车的障碍,我们所有人都可以向更清洁,更环保的星球靠拢。”

  用我们的激情创造一个更美好的世界

  为电动和混合动力汽车的车载充电系统开发高度集成的GaN技术是TI创新者如何活出公司的热情的一个例子,该公司致力于通过使半导体变得更加便宜,从而使电子产品变得更便宜。随着每一代创新都在最后一步的基础上进行,以使技术更小巧,更有效,更可靠,更负担得起,新的市场开放了,半导体有可能进入世界各地的电子领域。在TI,我们将其视为工程进步。这就是我们数十年来一直在做的事情。


本文来自于:TI

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