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TI芯科技赋能中国新基建之新能源汽车充电桩
作者:网站采编关键词:
摘要：当充电桩被列入2020年新基建七大项目时，人们似乎看到了一个万亿元的市场即将被撬动，超过26个省市已经引进了50多个项目。充电设施相关政策。但现实情况是，根据智研咨询提供的
当充电桩被列入2020年新基建七大项目时，人们似乎看到了一个万亿元的市场即将被撬动，超过26个省市已经引进了50多个项目。充电设施相关政策。但现实情况是，根据智研咨询提供的数据，虽然过去一年充电桩的出货量大幅增加（从12万支到近30万支），但并未出现预期的井喷。
市场的发展并不理想，虽然存在协调问题各方利益。但是，从技术角度来看，也存在各种障碍。其中，最迫切需要解决的是影响用户充电体验的充电时间，以及充电桩信息的实时交互。这些都集中在大功率直流充电桩上。
焦虑充电时
为了解决电动汽车充电焦虑的问题，更快的充电速度已经成为快速充电站的明确要求。充电5分钟可行驶200公里。成为行业的普遍要求。充电桩的直流模块可以通过增加功率密度和增加充电电压来升级。前者需要高性能的实时微控制器和支持更高开关频率的功率器件，而后者需要更高的耐压和更高的功率器件电压。转换效率更高的第三代宽带隙半导体功率器件将是不错的选择。此外，随着第三代半导体开关频率的提高，需要更复杂的电源拓扑和控制算法，因此对实时控制器的需求进一步增加。
说到直流充电桩的主控部分，就不得不提德州仪器（TI）C2000？微控制器，具有较高的市场份额。事实上，C2000微控制器在中国市场久负盛名，早已广泛应用于电力电子控制领域，为工业和汽车应用提供先进的数字信号处理。在过去的 20 年中，C2000 微控制器一直处于模数控制革命的前沿。经过不断的发展，现在的第三代性能更胜一筹：算力更强，外设资源更丰富。
C2000微控制器实现控制器由于其内置C28x数学优化内核，具有微控制器和数字信号处理器的双重优势。通过各种高效计算内核，C2000微控制器可以实现μs级的循环计算时间。例如，在双向高密度GaN CCM图腾柱PFC中，使用TMU，C2000微控制器可以将PWM计算从10μs降低到0.5μs以下，保证自适应死区计算逐周期进行，从而执行最准确和高效的 GaN FET。控制。
集成更高级的外设是C2000微控制器满足复杂拓扑结构的另一大优势。通过集成3.6M SPS采样率、12位到16位分辨率ADC，实现更高速度的电流采样和电压采样；还有150ps分辨率的PWM，可以满足第三代半导体更高的开关频率。实现高动态特性的充电模块，显着提高效率，减小体积。
随着总线电压的增加以追求更高的效率，复杂的多电平拓扑变得越来越普遍。 NPC 和 ANPC 拓扑是双向 PFC/逆变器最流行的两种拓扑。它们可以将开关设备上的电压应力限制为总线电压的一半。但是，这些拓扑需要来自 MCU 的更多 PWM 通道，并且还需要特殊的保护方案以在任何关断期间保持电源开关两端的电压平衡。 C2000微控制器第三代器件提供独特的可配置逻辑块（CLB），可实现板载故障保护方案，保证所有工作条件下的实时保护，无需任何外部逻辑电路，类似于FPGA/CPLD一样灵活.如TIDA-0 6.6kW 三相三电平ANPC逆变器/PFC双向功率级参考设计。
另一方面，针对高效率、高功率密度和极高功率密度的快速充电桩的设计目标，第三代半导体（包括碳化硅、氮化镓等）已成为上涨的市场。后起之秀是实现碳峰值和碳中和最重要的半导体技术。与前两代相比，具有禁带宽度大、击穿电场高、热导率大、电子饱和漂移速度高、介电常数小等独特性能。因此，它可以降低系统散热成本和被动元件的尺寸。提供更高的能效或更高的功率密度，降低系统总成本。
由于SiC推出时间早，用户覆盖面更广。不过，“现在就得出碳化硅和氮化镓哪个更好的结论还为时过早。如果从长远来看，硅基氮化镓的成本降低空间会更大。”德州仪器华北区技术支持经理傅洋说。无论如何，随着未来第三代半导体在制程上的成熟度越来越高，整体成本优势将更加突出。
TI 在两个方向都有布局。碳化硅为驱动器提供集成电容隔离功能，以提高系统稳健性和可靠性，减小整体尺寸并轻松满足 EMI 标准。 TI 在 GaN 上的布局可以追溯到 2010 年，2017 年与西门子合作推出了第一台 10 千瓦变流器接入云电网。并且通过不断尝试新架构使GaN适应更宽的电压范围，例如800V和1000V，这也为未来在充电桩上看到GaN带来了更大的可能性。为确保高可靠性，TI 对 GaN FET 进行了超过 4000 万小时的器件可靠性测试和超过 5 GWh 的电源转换应用测试。同时，为了进一步提高可靠性和集成度，TI推出了GaN和驱动集成器件。更引人注目的是，TI在GaN方面拥有自己的工艺和工厂，因此可以保证产品质量和供应的稳定性。
文章来源：《中国科技信息》 网址: http://www.zgkjxx.cn/zonghexinwen/2021/0717/2274.html