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擺脫半導體需求低迷困境,看德州儀器如何加速布局汽車生態系統

《名企發布會動態》
2019-05-09 09:05 來源:電源網原創 編輯:Janet

在全球半導體市場整體需求低迷的大背景下,2019年第一季度德州儀器(TI)的表現并不算差。從日前公布的財報來看,德州儀器第一季度營收為35.94億美元,同比下滑5%,凈利潤為12.17億美元,同比下滑11%,營收收入和毛利率基本符合預期。

隨著近幾年汽車中電子元件使用的比例越來越高,汽車電子化的程度被看作是衡量現代汽車水平的重要標志,汽車電子被認為是集成電路芯片產業繁榮發展的新希望。我國作為汽車新興市場,也是汽車電子未來市場開拓重點及利潤增長點。在這種情況下,很多半導體廠商紛紛將下一個市場增長點定位在汽車電子行業上。

德州儀器在汽車領域的戰略布局和創新

今年是德州儀器汽車事業部經營的第35個年頭了,德州儀器已在混動及電動汽車和動力系統方面積累了大量經驗。德州儀器中國區汽車業務部總經理張磊(Rex Zhang)先生表示,“目前德州儀器的整個方向是除了做好元器件供應商的本職工作以外,把更多的精力放在成為解決方案的供應商,將三十多年對汽車行業與行業演進技術的理解轉化為產品功能,發布一系列基于TI的半導體集成電路的系統級解決方案。”

擺脫半導體需求低迷困境,看德州儀器如何加速布局汽車生態系統

德州儀器中國區汽車業務部總經理張磊先生會議發言

從傳統的內燃機(ICE)到雙混的混合動力汽車(HEV)再到電動汽車(EV),德州儀器一直助力汽車向電氣化發展。通過車輛電氣化方面的創新加速電動汽車和動力總成設計,減少排放、減輕重量并通過減少機械部件提高效率。

在會議上,張磊先生主要介紹了插電式混合動力汽車和純電動汽車系統。“因為電力馬達驅動的發動機管理系統,傳動系統,助力轉向系統,傳感部件系統是純電汽車和混合汽車的四大核心部分,所以德州儀器對這四個不同的系統都要有更加高效率電子元件所能達到的集成方案,它們將使整車變得更加有效率,”張磊先生指出。

五大汽車解決方案,加速未來生態系統發展

“更安全、更高效、更環保是汽車市場一個很清楚的發展方向。從這個角度來講,我們今天所有這些產品、技術、方案全都是圍繞著這個核心而展開的,”德州儀器中國區汽車電子技術應用經理師英(Jerry Shi)表示,“在車輛電氣化過程中,德州儀器會提供更精密、更安全、更可靠的監控和保護。”

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德州儀器中國區汽車電子技術應用經理師英現場演講

德州儀器正持續為下一代低排放車輛提高性能和安全性提供有力的革新性技術支持。同時不斷降低系統成本,使車輛擁有更強性能和創新功能。關于TI在汽車電子市場的產品布局,師英先生在會上對德州儀器最近發布的多款經過全面測試的電池管理系統和牽引逆變器系統相關參考設計,以及具有先進監測和保護功能的新型模擬電路,包括用于12V-1.2kV系統的電動汽車電池監控器設計、TMP235-Q1高精度溫度傳感器及應用、UCC21710-Q1隔離式SiC和IGBT柵極驅動器及應用、HEV/EV牽引逆變器功率級參考設計,以及10kW雙向直流快速充電參考設計做出詳細介紹。

第一個參考設計是基于德州儀器的BQ79606-A新能源汽車電池管理系統,在這個參考設計中德州儀器可提供新能源汽車12V-400V電池系統,也可往上擴展至800V、1.5KV。對于多個電池核心,電壓測量也可以同步進行。外圍元件精簡,PCB占板面積小。對于安全性能的支持,可幫助個人設計人員達到ISO26262 ASIL D級的設計級別。

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評估板具有集成保護的6通道精密電池監視器,采用菊花鏈通信端口,可支持最多64個模塊的堆疊。通過菊花鏈的串接,即可變成非常靈活配置的電池包模組的BMS系統。

溫度過熱會造成一些精密電路系統的損壞,更糟糕的情況,可能造成車輛的損壞。在這種情況下,對任何一個部件的溫度的監測和保護都非常重要。TPM235-Q1芯片是德州儀器目前精度最高的溫度傳感器,工作溫度范圍可達-40-150℃,可提供±0.5℃的全范圍溫度測量精度。

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從整個汽車設計系統挑戰來看,怎樣持續提高功率密度,提高功率使用效率,是一直存在的兩個設計挑戰。為了提高功率密度和能源效率,高功率應用主要采用IGBT,SiC也越來越多被應用。為了驅動大功率元器件,需要更高性能、更安全的柵極驅動器,工作在高壓大電流條件下,UCC21710-Q1是一個帶隔離的IGBT或者SiC柵極驅動器。過流檢測是200ns,可以提供瞬時保護,讓系統更安全。

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TI使用的隔離技術是業界領先的電容隔離技術,該專利可以讓隔離系統的絕緣層壽命更長,器件上可提供高達12.8kV的浪涌能力。將輸入緩沖期及流過柵極的電流傳感器集成到內部,外圍電路更加簡潔,評估板是多通道柵極驅動器,每個通道提供10A+的分支電流,隔離通道支持高達1.7kV的輸入電壓,驅動電壓可以編程。

該方案的特點是,集成度很高,從拓撲結構看,是反擊式變換器,包括1.5A的開關管,外部不需要功率器件;反饋網絡不需要單獨的光耦隔離器件,外圍電路非常簡潔,效率更高,輸入電壓、電流范圍很寬,線性度好。

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這是我們對于電源開關器件推出的最新產品,是65V輸入,集成100V/1.5A MOS管,功率管的PSR反激式DC/DC變換器。它的特點包括集成度高,從拓撲結構來看它是個反激式的變換器,里面包括100V/1.5A開關管,外圍電路非常簡潔,不需要功率級器件與單獨的光耦隔離器件或額外變壓器的互繞組來實現隔離的反激;效率高,線性度好的電源轉換效率。

在談及直流快速充電系統將帶來怎樣的設計挑戰時,師英先生表示,目前常見的直流快速充電功率的范圍是20kV-340kV,相應的電壓可達到1000V,充電電流可達到400A。整個充電時間在15-30分鐘之間。德州儀器最新參考設計是一個基于碳化硅的三相AC/DC雙向轉換的參考設計,電源轉換效率可達98%。它基于碳化硅技術,在目前功率器件技術水平之上可提供最大化的功率密度和能量密度,滿足Combo-1電動汽車充電標準,800V直流充電可以輸出高達10kW的輸出功率。

擺脫半導體需求低迷困境,看德州儀器如何加速布局汽車生態系統

總結:隨著電動汽車在中國市場的普及,德州儀器將憑借豐富的電子汽車系統設計的專長,模擬和嵌入式處理產品創新,精確的監控和保護,幫助工程師提高電動汽車動力總成系統的系統可靠性,推動未來的汽車朝著更加智能、安全和綠色的方向發展。

標簽: 德州儀器 汽車

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