PI全新门极驱动板，为汽车功能安全保驾护航
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在智能化的风口下，汽车功能安全的热度似乎越来越高。这一方面体现了人们对汽车安全问题的重视程度日益提高；另一方面，由于汽车上的ECU数量和代码行数与日俱增，使得汽车电子系统日趋复杂，功能安全已经成为一个不容忽视的问题。
为此，功率变换IC领域的全球领导者Power Integrations（以下简称“PI”）于近日推出了一款适用于Infineon EconoDUAL™模块的SCALE™ EV系列门极驱动板，旨在提高电动汽车的运行性能和可靠性，帮助降低系统故障风险。
在半导体领域，除了AEC-Q汽车电子元器件可靠性检测标准之外，通过严苛的功能安全标准ISO 26262 ASIL认证，现已成为智能化时代汽车供应链厂商的准入规则。相较于其他规范标准，ISO 26262标准是预先计算出汽车电控方面的故障风险，并把降低该风险的机制作为功能的一部分预先植入系统中，从而实现功能安全的标准化开发工艺。
据PI资深技术培训经理Jason Yan介绍，虽然ISO 26262不是全球强制性标准，但它却获得了业界的广泛认可，是汽车供应链厂商的准入门槛。ISO 26262是一套复杂的认证体系，它主要包括生产流程认证和产品功能认证两大部分。这其中，后者要求安全机制符合ASIL（Automotive Safety Integrity Level）所要求的安全等级，追加自诊断等功能。
从概念上看，ASIL标准将功能安全定义为“不存在由于电气和电子系统的故障或意外行为引起的危害而导致的不合理风险”。该标准涵盖了功能安全需求规划、设计、实施、集成、验证、确认、配置等方面，其目的是为了通过完善的开发流程，有效降低汽车电气或电子系统故障风险。
“根据安全风险程度，ASIL可划分为A、B、C、D四个不同的等级，其中A是最低的等级，D是最高的等级。ASIL等级越高，对汽车系统的危害性也就越大。”Jason Yan解释道，ASIL等级决定了对系统安全性的要求，而这种要求包括对故障的覆盖率、设计流程的可追溯、设计软件的可信赖证明等。
举例来说，安全气囊、防抱死制动系统、动力转向系统等必须达到ASIL D级，这是应用于安全保障的最严苛等级，因为其失效带来的风险最高；而安全等级范围的最低等级，比如后灯等部件，仅需达到ASIL A级即可。另外，大灯和刹车灯通常都是ASIL B级，巡航控制通常为ASIL C级。
值得注意的是，此次PI推出的SCALE™ EV门极驱动器产品系列，是市场上首款唯一通过汽车级认证的门极驱动板，可以大幅减化汽车供应链厂商的认证流程。
要知道，门极驱动器设计对于电动汽车的性能和可靠性都至关重要。而PI的这款产品目前已经完成了开发、测试和验证，并且通过了汽车级认证和ASIL B认证，可以实现ASIL C牵引逆变器设计。这标志着，SCALE™ EV系列门极驱动板拥有满足汽车功能安全等级的能力。
除了安全和功能之外，SCALE™ EV系列门极驱动板在产品研发设计方面同样具有明显的优势。
首先，这款驱动器内部集成了两个增强型门极驱动通道、相关供电电源和监控遥测电路，可以持续提供故障诊断及故障信息。
在耐压方面，SCALE™ EV作为双通道门极驱动器，具有1200V的加强绝缘性能，以及先进的故障汇报功能。
其次，创新的新型驱动器IC具有非常高的集成度，可使整个驱动板（包括门极电源）的尺寸大小完全适合于功率模块，并能提供符合IEC 60664标准的加强绝缘所需的间距。ASIC封装可以提供11.4mm的爬电距离和电气间隙，安全满足800V汽车系统电压的要求。
同时，SCALE™ EV板的接口连接简单可靠，系统微控制器的输入和输出线路，通过两个独立的板载连接器连接，以满足功能安全要求。每个通道只需要一个独立的5V供电即可，电路板上会生成其他所需的隔离输出电压。
另外，SCALE™ EV门极驱动器产品系列还具有1200V的额定耐压，适用于400V和800V系统，并且支持碳化硅（SiC）MOSFET和基于硅的IGBT开关。“利用IGBT对DC母线电容的主动放电，还可节省50-100个外围元件。”Jason Yan补充道。
根据官方资料显示，这款产品还具备完善的保护措施，集成了主动短路、对所连接直流母线电容的主动放电、通过主动门极控制实现过压限制，以及门极监测、信号传输监测和芯片内温度监测等诊断功能，对于SiC MOSFET开关的短路和过流响应时间小于1微秒，而IGBT开关的短路和过流响应时间小于3微秒。
据悉，SCALE™ EV系列门极驱动板目前首发型号为2SP0215F2Q0C，主要针对英飞凌EconoDUAL™ 900A 1200V IGBT半桥模块而设计。该产品设计符合5500米海拔要求，并且提供三防漆服务选项以满足技术上的洁净度要求。
从以上优势不难看出，作为目前市场上首款唯一通过汽车级认证的门极驱动板，SCALE™ EV这款产品必将成为未来汽车电子市场的新宠儿。
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