发力电机、铁路、汽车领域，PI放大招

一年一度的PCIM EUROPE于5月3日-5月7日在线上举行，Power Integrations（下文简称PI）作为参展商之一，展出了三款主力产品及其新产品，分别面向电机、铁路、汽车等应用。21ic记者对话PI资深培训经理阎金光Jason Yan，共同探讨这三款独具优势的新产品。

1、电机：BridgeSwitch增加配套软件

首先被PI展出的新产品是针对其BridgeSwitch产品的配套软件，该软件面向单相电机驱动设计，具有图形用户界面（GUI）软件。

在介绍这款配套软件前，需先了解BridgeSwitch产品的特性。根据Jason Yan的介绍，BridgeSwitch是在新兴市场下应运而生的集成半桥电路（IHB）的电机驱动器IC产品，能够实现极高的效率，可省去散热片，基于硬件方式实现的保护特点可以大幅缩减软件认证时间及成本。

据悉，以往的IPM（Intelligent Power Module）模块中集成了6个开关，每两个开关驱动一相电机，从而驱动三相电机。BridgeSwitch内部则是集成了两个开关，构成灵活的半桥电路，这样既可以驱动三相电机，也可以驱动单相电机。

驱动三相电机时，需要使用3个BridgeSwitch器件，每个器件的半桥电路分别驱动每相绕组，因此微控制器也需要控制三组器件。Jason Yan坦言，三相电机总体来讲性能是最佳的，但从成本上来看越来越多产品会采用单相电机。

驱动单相电机时，则只需2个BridgeSwitch器件，构成全桥逆变器，驱动一相绕组即可。这样的设计之下，不仅节约了成本，整体的体积和重量都会缩小，控制的方式也会变得更加简单。

虽然BridgeSwitch在三相和单相中都可以灵活运用，不过这款产品的定位主要还是无刷直流电机（BLDC）驱动市场。由于BLDC明显拥有更低的音频噪声和更精准的控制，这个市场正在极速扩张，空调、制冷/制湿型家电、电风扇，工业用泵等都是BLDC的典型应用场合。

快速增长之下，无疑会对电机及驱动电路提出更高的要求。一方面，新的能效法规日渐浮现，电机输入功率要求愈发严格；另一方面，故障诊断单纯依赖软件是不可靠的。正是看到了BLDC驱动市场存在这些不足和空缺，故而推出了BridgeSwitch系列产品。

除了在结构上颇具灵活性，BridgeSwitch内部集成FREDFET，具有快速且超软恢复特性的二极管以及无损耗的电流检测功能。产品使用简单的单线接口与系统MCU进行通讯，属于基于硬件的保护，可对整个逆变器的状态进行监控。值得一提的是，IHB驱动器提供的优异效率和分布式散热方法，完全无需散热器，有助于降低系统成本和重量。

在了解BridgeSwitch这一产品后，话题回归软件。目前来说，越来越多的客户需求包含有软件示例及设计工具在内的整体方案。Jason Yan告诉记者，电机控制设计中不仅定制化需求强烈，在满足性能的前提下也希望系统成本有所优化，但目前来说还没有适合单相电机设计的设计工具。

基于这种洞察，PI针对BridgeSwitch这一器件推出配套软件。需要强调的是，该款软件具有图形用户界面（GUI），这种直观的方式使得即使对代码和电机应用不熟悉的人也能对电机实际特性表现进行调整。

PI将提供单相BLDC相关代码，用户可直接通过GUI调整相关参数，GUI通过UART与电机控制MCU进行沟通，相关信号将在内部驱动电路（RDK-872）与MCU间传输与反馈，最终调节单相BLDC。

值得一提的是，软件同时支持传感器控制和无感控制两种系统架构形式，Jason Yan告诉记者，用户既可以选择使用霍尔传感器进行转子位置反馈，也可以利用驱动电路中IPH引脚进行位置反馈，从而简化架构，节约成本。

从功能上来讲，PI的这款软件不仅能够实现电机具体的控制，也能针对电机进行相关设定，针对电机相关故障和参数均会以可视化的界面展示给用户。“实际上，它真的非常容易使用，因为用户不需要改变软件代码，只需在界面上进行操作即远程控制。在设定完成之后，用户还可以输出文件，非常易于定制化电机特性设定。”

从用户角度来说，这款软件能够降低新品的上市时间，这是因为软件易于单相电机应用的设计和调试，能够满足动态和静态性能分析，还具有高级诊断功能，可传达多达九种不同的故障信息。除此之外，软件目前已满足Class A认证。

2、铁路：推出SCALE-2 1SP0630门级驱动器

Jason Yan告诉记者，铁路应用正在高速增长，但普遍来说铁路的工作条件较为严酷，需要拥有20至30年的预期寿命。除此之外，由于铁路环境的特殊性，对于高集成度、完善的保护特性和简单快速的维护有着极高的要求。

SCALE-2 1SP0630是一款应用于铁路线的即插即用门级驱动器，产品专为铁路应用量身定制。这款产品拥有3个特性：

其一，极具耐用性和可靠性。产品拥有保护涂层用于防止性能受污染物、灰尘和潮湿的影响；拥有优良的机械强度防止板面弯折及器件损伤情况发生；拥有坚固的连接器确保连接安全可靠。

其二，易于使用。产品属于即插即用驱动器产品系列，拥有完善的保护特性；拥有良好的可扩展性，易于实现多达三个功率模块的并联；除此之外，拥有适于最新的尺寸为130 x 140mm的功率模块的结构尺寸及电气性能。

其三，长寿命及可维护性。产品不仅拥有耐久的接插件确保维护的简单易行，还可按需增加额外的老化工序，并且满足了最新的铁路标准。

PI除了能够提供驱动器外，也可提供配套的高可靠性要求系统的相关配件，以满足铁路的各种要求。

Jason Yan强调，PI的大功率开关驱动技术经过市场上输变电、火车头逆变器等高可靠性应用的长期考验，具备深厚的技术积累，因此PI从产品质量到设计在业界都是领先的产品供应商。

目前来说，1SP0630V及ISO6125R-33现已就绪批量生产，2021年5月数据手册将完成，2021年5月起可通过代理商渠道得到相关产品及信息。

3、汽车：InnoSwitch3-AQ新增900V MOSFET

如今的电动汽车行业，使用的母线电压越来越高。此前，多数电动汽车使用400V母线电压，而现在业界正在向800V的母线电压进行过渡。800V的母线电压能够实现更快的充电速度，减低电缆中的电流，实现更少发热 (I2R的损耗降低4倍)，电缆线束更少从而减轻重量。

实际上，在新的消费类电动汽车研发当中已经有厂商开始采用900V的母线电压，与先前的400V型号相比其热损耗仅为原来的五分之一。甚至部分汽车制造商开始考虑采用1000 – 1200V的母线电压。但这背后，考验着电源方案满足不断增长的母线电压需要。

根据Jason Yan的介绍，ISO 26262对牵引逆变器的性能有所规定，需要在故障情况下也要安全工作，汽车除了有动力电池、辅助电池外，还必须要有应急电源（EPS）。PI的InnoSwitch3-AQ系列便是适用于应急电源（EPS）的一款反激式开关芯片，由于母线电压的增加，这个产品也需要适应母线电压不断增长的应用环境。

本次发布会上，InnoSwitch3-AQ基本反激电路将支持集成更高电压的900V MOSFET INN3996CQ。900V INN3996CQ目前已经发布量产，并且符合AEC-Q100认证，根据现有参考样板DER-889Q来说，采用StackFET下，能够实现的30-1200VDC输入范围设计。

StackFET是InnoSwitch3-AQ的一项重要技术，这项技术增加了设计的灵活性。具体来说就是在初级侧叠加另一个MOSFET，串联后，电压就是串联的MOSFET的电压加上InnoSwitch3-AQ的电压，这样就可增加耐压。

通过IN3996CQ+StackFET的加持之下，甚至能够支持高达1700V的Vds电压。当然，这项技术也能够改善750V的 INN3977CQ的电压应力和温升性能，因此对于客户来说，可以灵活选择StackFET来增加耐压。

根据介绍，相较于现有的初级检测稳压（PSR）方案来说，PI的FluxLink技术可以去除光耦，即使在负载处于瞬态变化期间也能确保精确的稳压精度。

相较于初级检测方案，InnoSwitch3-AQ拥有优秀的电压精度及稳压范围(<±2%)、多路输出、同步整流、元件数目低的优势。

除了上述优点，InnoSwitch3-AQ的空载输入功率极低，待机工作下功耗极小，800V输入情况下小于36mW。而在负载调整率和电压调整率上的表现极佳，对于30V至1200V的输入电压范围及空载至满载的负载范围输出精度优于+1% /-3%。

通过扩展900V MOSFET IN3996CQ，InnoSwitch3-AQ的方案适合于母线电压增加的EPS使用需要。