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在需要確保系統(tǒng)運行穩(wěn)健、可靠的場合都需要隔離，尤其是高壓環(huán)境中。而為何我們需要高壓呢？這是因為高壓是經(jīng)濟高效地輸電的基礎。
以電動汽車為例，高壓電池組能夠讓牽引逆變器、傳動系和其他電子器件運行，并產(chǎn)生啟動汽車所需的電能，所以是電動汽車的一項基本賦能技術。目前看來，電動汽車充電電壓從400V到800V的過渡是非常明確的一個市場趨勢。這是因為今天的電動汽車正面臨兩大痛點：行駛里程和充電速度。為了增加行駛里程，人們選擇增加電池容量；為了加快充電速度，人們需要加大功率。而加大功率有兩種途徑，要么提升電流，要么提升電壓，而提升電流方案下的散熱管理已經(jīng)拉到極限，接下來就需要通過提升電壓來加快充電速度。
對于汽車系統(tǒng)來講，當電池電壓提高到800V時，勢必會帶來更嚴峻的安全性挑戰(zhàn)。如何更好地將高壓域與低壓域相隔離，成為行業(yè)性挑戰(zhàn)。
圖 | TI 在過去近 25 年時間里深耕隔離領域的創(chuàng)新
為此，TI在其二十余年開發(fā)隔離系列產(chǎn)品的基礎上，最新推出了新的固態(tài)繼電器產(chǎn)品系列，包括符合汽車標準的具有集成 10V 柵極電源的TPSI3050-Q1隔離式開關驅(qū)動器以及 TPSI2140-Q1 1400V、50mA 隔離式開關（目前，已發(fā)售預量產(chǎn)版本，千片起售。工程師可通過TPSI3050Q1EVM和TPSI2140Q1EVM評估模塊評估這些產(chǎn)品）。
圖 | TI推出新的固態(tài)繼電器產(chǎn)品系列TPSI3050-Q1和TPSI2140-Q1
該系列產(chǎn)品不僅可以在電動汽車行業(yè)向800V電池過渡時確保車輛可靠和安全運行，同時還能減小解決方案尺寸和降低成本。
德州儀器 (TI) 電源開關、接口和照明副總裁兼總經(jīng)理 Troy Coleman 說。“通過在隔離技術中集成了更多功能，我們的新型固態(tài)繼電器使工程師能夠減小高壓電源的尺寸并降低其成本和復雜性，同時保障下一代汽車和工業(yè)系統(tǒng)的安全性。”
下面針對這三大優(yōu)勢方向展開說明一下：
優(yōu)勢一：通過集成隔離技術實現(xiàn)更高的系統(tǒng)可靠性
新型固態(tài)繼電器可以在幾微秒內(nèi)通過單個隔離柵斷開和連接負載（而機電繼電器則需要數(shù)毫秒），從而實現(xiàn)高壓汽車系統(tǒng)的更安全運行。TPSI3050-Q1提供高達5kVRMS的增強型隔離，其工作壽命也比機電繼電器高10倍，機電繼電器的性能也會隨著時間的推移而退化。此外，TPSI2140-Q1提供高達3.75kVRMS的基礎型隔離，使其能夠?qū)崿F(xiàn)比固態(tài)光繼電器高四倍以上的時間相關電介質(zhì)擊穿可靠性。
優(yōu)勢二：借助集成電源和信號隔離減小系統(tǒng)尺寸和降低系統(tǒng)成本
固態(tài)繼電器將電源和信號傳輸集成在單一芯片中，同時還從其設計中消除了至少三個元器件，從而顯著減小了解決方案尺寸，同時將BOM成本降低了多達50%。與機械繼電器解決方案相比，TPSI3050-Q1通過集成隔離電源、數(shù)字隔離器和柵極驅(qū)動器的功能，可將解決方案尺寸縮小多達90%。與傳統(tǒng)固態(tài)光繼電器解決方案相比，TPSI2140-Q1通過集成信號 FET 和電阻器并消除了對舌簧繼電器的需求，可將解決方案尺寸減小多達50%。
優(yōu)勢三：提高800V電池管理系統(tǒng)的安全性
TPSI2140-Q1專為高壓測量和絕緣監(jiān)測而設計，可與 BQ79631-Q1等電池組監(jiān)測器配合使用，可比固態(tài)光繼電器更快、更準確地檢測 800V 電池管理系統(tǒng)中的絕緣故障。TPSI2140-Q1支持使用小于1MΩ的電阻器，并且承受的雪崩電流比傳統(tǒng)光繼電器多300%，有助于實現(xiàn)更安全的人機交互。
值得一提的是，固態(tài)繼電器是TI用于隔離信號和/或電源的產(chǎn)品系列的新成員。其他隔離產(chǎn)品還包括 UCC14240-Q1隔離式直流/直流偏置電源模塊、AMC23C12增強型隔離比較器等。
