据国际能源署(IEA)近日发布的《2023年全球电动汽车展望》报告，2022年全球纯电+插电混动车型电动汽车销量突破1000万辆，较2021年增长55%。2022年全球上路的电动汽车存量超2600万辆，较2021年增长60%。IEA预测，2023年全球电动汽车销量有望达到近1400万辆，且渗透率可达到近20%。电动汽车的日益普及，逐步放大其续航里程短，充电时间长，价格高昂，安全稳定性差等的缺点。德州仪器(TI)混动汽车/电动汽车部门总经理吴万邦表示，高电压半导体技术创新可以让电动汽车牵引逆变器更安全、更高效，将车辆的年行驶里程延长多达1600公里。目前，大部分牵引逆变器的运行效率已经达到了90%，所以对于设计工程师而言，实现效率的继续提升非常困难。吴万邦表示，高效栅极驱动器可更大限度延长电动汽车行驶里程，同时降低设计复杂性和成本。比如说TI新推出的增强型隔离栅极驱动器UCC5880-Q1可解决产品效率提升，产品结构更迭和散热限制等挑战。
UCC5880-Q1栅极驱动器的突出优势是具有可变栅极驱动强度的新功能，可以帮助设计工程师优化系统参数，例如效率（影响电动汽车行驶里程）和SiC过冲（影响可靠性）。
可调驱动为什么重要？我们知道，控制和改变栅极驱动电流强度的能力可降低开关损耗，但代价是在开关期间增加开关节点处的瞬态过冲。栅极驱动电流的实时可变功能可实现瞬态过冲管理以及整个高电压电池能量周期的设计优化。充满电且荷电状态为100%至80%的电池应使用较低栅极驱动强度，将SiC电压过冲保持在限制范围内。随着电池电量从80%降至20%，采用较高栅极驱动强度可降低开关损耗并提高牵引逆变器效率，在充电周期75%的时间内都属于这种情况，因此对系统效率的提升非常明显。
UCC5880-Q1是一款最大20A的SiC，具有多种保护功能，适用于汽车应用中的牵引逆变器。它可以调整步长在5A和20A之间，可以通过一个4MHz双向串行外设接口SPI总线或三个数字输入引脚进行调整，更大限度地减少SiC开关功率损耗，将系统效率提升高达2%，从而将每次电池充电后的行驶里程延长多达11公里。对于每周为车辆充电三次的电动汽车用户来说，年行驶里程可延长1600多公里。设计工程师往往需要在实现更大功率的同时再实现更高的功率密度。而基于SPI的器件集成了实时可变栅极驱动强度、先进的SiC监控和保护以及功能安全诊断功能，可降低设计复杂性、减少外部元器件成本。除了UCC5880-Q1栅极驱动器之外，TI还搭配使用一个隔离辅助电源模块，UCC14141-Q1，它是一个集成了变压器的隔离电源模块，可以和UCC5880-Q1搭配使用，非常方便地设计分布式辅助供电的牵引逆变器驱动桥电路，进一步减少元件和提高功率密度。在谈及参考设计时，吴万邦介绍说：“TI不只提供芯片方案，还提供整体解决方案，图中这套系统就是我们和碳化硅模块供应商Wolfspeed一起合作设计的800V/300kW的碳化硅牵引逆变器参考设计。这款参考设计不只包含原理图和PCB布线，我们还提供实物可供客户评估。这套系统的很多功能，包括栅极驱动、辅助供电、隔离供电、MCU，都是使用TI的芯片方案来完成设计的。”
同时TI也在投资高压电源技术。在电动汽车中，高电压技术不只会用在牵引逆变器中，还会用在车载充电器OBC和高压转低压的DC/DC中。该技术涵盖四类主要产品：一是氮化镓全集成式方案，二是隔离式栅极驱动器，三是隔离式的辅助电源模块，四是C2000实时控制器。TI 在高压技术领域有三个目标。第一，通过半导体器件的创新，帮助用户更大限度地减少开关损耗；第二，通过小体积设计，包括简化外围器件，帮助用户提高功率密度；第三，通过技术创新，更大限度提高功率管的开关速度，并增强驱动强度。
TI致力于通过功率转换和宽带隙技术创新，帮助工程师充分解锁高电压技术的强大功能。TI也希望借助其先进的高电压电源转换技术，更大限度提高牵引逆变器效率，降低系统设计复杂性和成本，从而延长电动汽车行驶里程，实现其高安全和高性能目标，最终助推电动汽车的加速普及。
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