直擊電動汽車800V高壓痛點！PI 五款電源參考設計加速工程落地

在電動汽車向 800V 高壓平臺加速邁進的當下，高效、安全的高壓轉換設計成為行業突破的關鍵。日前，PI（Power Integrations）宣布推出五款面向 800V 電動汽車應用的全新參考設計，為這一難題提供了創新解決方案，這些參考設計基于該公司最新推出的1700V寬爬電距離InnoSwitch 3-AQ反激式開關IC實現。

這些設計覆蓋16W至120W功率范圍，采用繞線式或平面變壓器，適用于汽車DC-DC母線變換、逆變器應急電源、電池管理及輔助系統供電等場景。其支持的多路輸出以及超薄變壓器等特性，高度契合當前汽車行業的技術發展趨勢。

PI資深FAE王曉戈指出，燃油車時代采用12V低壓電子電氣架構，而新能源車時代轉向以大容量電池為核心的高壓架構。這一轉變雖為電源拓撲設計帶來挑戰，卻為專注高壓電源轉換的PI創造了新機遇。

PI有哪些機會？

PI 憑借自身高壓技術優勢，在多個汽車應用場景中找到了新的發展機遇，王曉戈給出了具體盤點。

如圖所示，在逆變器應用中，PI的產品可應用于應急電源、牽引逆變器柵極驅動器電源等，另外還包括OBC、轉向電源、BMS、12V待機電源、μDC/DC變換器等等。

其主要作用體現在兩個方面：一是作為 DC/DC 的應急備份輔助電源；二是可直接用于逆變器驅動，省略中間轉換步驟，從而提升效率并優化系統尺寸和成本。尤其是隨著如今動力域的集成化，要求各類電源及控制系統縮小尺寸。PI的高壓方案憑借其高功率密度與緊湊設計，可完美適配動力域集成化趨勢。

王曉戈進一步指出，虛擬電池概念的興起為PI產品提供了新場景——通過替代傳統12V電池，可釋放車內空間并減輕重量。

“隨著新能源汽車向高電壓平臺（400V/800V）演進，電源管理正在面臨三大核心需求。首先是高壓隔離與效率的平衡：電池電壓提升至千伏級，需通過DC/DC變換實現高壓到低壓（如12V/48V）的高效隔離供電。其次，是功能安全冗余的需求，要求系統在主電源故障時仍能維持關鍵功能（如緊急制動、轉向控制），需要設計冗余的電源架構。第三則是小型化與高功率密度的要求，整車平臺對空間利用率要求越來越嚴苛，電源模塊也不例外，需要在有限體積內實現更高功率輸出。”PI的王曉戈表示。

根據用戶需求而定

王曉戈強調，PI此次推出的參考設計均基于客戶服務經驗，結合了大多數客戶的實際開發需求。“PI的電源方案在系統中并非核心，以應急電源為例，其在逆變器中僅起輔助或備用作用。因此，研發工程師不愿投入過多資源與精力進行設計，而參考方案能加速產品開發，節省工程師精力。”他說道。

“隨著汽車更新換代周期越來越快，整個開發過程沒有任何的容錯空間，PI希望通過完整的方案，確保客戶在第一版設計時就是最優化的，不會因為對產品不熟悉而造成工程風險。”王曉戈說道。

同時，參考設計只是一個參考，客戶可以根據自身情況進行微調或更復雜的定制化。由于產品完全是Pin-to-Pin兼容，客戶無需重新布板即可直接替換。

值得一提的是PI的參考設計套件(RDK)和設計范例報告(DER)，PI的參考方案指南提供了包括實物圖、BOM表、原理圖、電氣特性曲線、PCB布局圖及測試評估報告，可直接用于工程落地。

多路輸出的靈活方案

為滿足多樣化需求，PI的參考設計在靈活性與兼容性上進行了針對性優化，具體體現為：

• RDK-994Q— 35W超薄型牽引逆變器門極驅動或應急電源，輸入電壓為40-1000V DC、輸出電壓為24V；

• DER-1030Q— 20W四路輸出電源，其中一路輸出為24.75V的應急電源(EPS)，三路輸出為25.5V的門極驅動電源；

• DER-1045Q— 16W四路輸出電源，其中一路為14V應急電源(EPS)輸出，三路分別有+18V/-5V輸出電壓的門極驅動輸出。

王曉戈列舉了每個參考設計的優勢。

其中超薄單路35W電源，可以單路實現24V輸出，并支持后續二級變換的靈活擴展。

PI 還提供兩種多路輸出參考設計，集成柵極驅動電源和應急電源，有效簡化電路設計。分為不共地的三路高壓隔離，以及共地的三路輸出。通過不同的電壓輸出模式，可以滿足不同的逆變器驅動選型。其中共模電感的去耦柵極驅動輸出，可以使用單個繞組，從而進一步簡化設計，簡潔緊湊。

新穎的平面變壓器參考設計

平面變壓器正在汽車上開始普及，其可以實現超小體積及厚度，同時由于重心更低且質量更輕，抗振性能較好，此外相比傳統繞線式變壓器的一致性更高。

不過平面變壓器的概念確實較新，要兼顧轉換性能和絕緣性能，有一定的開發門檻。PI也專門提供了設計工具，支持變壓器的設計和調整。

針對平面變壓器的應用，PI開發了兩款參考設計，分別為：

• RDK-1039Q — 采用平面變壓器的18W電源，用于牽引逆變器門極驅動器或應急電源；

• RDK-1054Q — 采用平面變壓器的120W電源，設計用于縮小或消除笨重的12V電池；

高性能的秘密

新推出的五款產品都是基于PI 內置1700V SiC的InnoSwitch3-AQ，從而實現了更強大的耐壓特性，使得其輕松支持1000V的母線電壓。

另外，最新的InnoSwitch3-AQ采用了最新的InSOP-28G封裝，具有5.1mm的寬漏源極引腳爬電距離，可滿足高壓應用對增強安全性和可靠性的迫切需求。該封裝提供了足夠的隔離，無需噴涂三防漆，從而節省制造工藝步驟和相關的認證工作。“功能與原來一樣，只是引腳做了一些微調，不影響原理圖設計，可以方便客戶移植到新平臺。”王曉戈表示。

InnoSwitch3-AQ 是PI的高集成準諧振反激式開關IC，通過直接感測輸出電壓，借助 FluxLink 磁感耦合技術（一種通過磁場感應實現信號傳輸的先進技術），快速將信息反饋至初級側，進而實現精準調節。該IC還采用了同步整流、波谷開通的斷續/連續導通模式(DCM/CCM)反激控制器，可提供超過91%的效率，從而通過消除散熱器節省空間。由于功率管、驅動以及主控都集成在同一封裝中，縮短了傳輸距離，以實現最小的分布雜感。

另外，該器件可以在漏極電壓低至30V的情況下啟動，無需外部啟動電路，這對功能安全至關重要。其他保護功能包括輸入欠壓保護、輸出過壓保護和過流限制。王曉戈補充道，PI的集成方案可以直接利用功率管做電流檢測，可以進一步節省PCB空間。在傳統反激控制中，需要在主功率管區串聯限流電阻實現功率保護。

王曉戈強調，PI的InnoSwitch3-AQ的高集成特性，可以使系統組件數量減少 50%，從而更小巧緊湊，更安全可靠。

InnoSwitch3-AQ系列通過集成750 V、900 V及1700 V的不同開關，方便客戶根據實際電壓和功率需求選擇不同方案，并支持快速移植。

總結

PI 的參考設計為工程師提供了完備的技術支持，從實物圖、原理圖到詳細的測試評估結果一應俱全，極大地降低了開發門檻，加速了產品從設計到落地的進程。

隨著汽車電動化、智能化發展，新能源汽車對電源管理系統的性能、可靠性及集成度需求不斷升級。PI 推出的五款 800V 電動汽車參考設計，精準契合了高壓隔離與效率平衡、功能安全冗余設計、小型化高功率密度等行業核心需求。這不僅得益于性能卓越的 InnoSwitch3 - AQ，更離不開其在與客戶長期合作過程中積累的深厚行業經驗與技術沉淀。

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