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高電壓技術(shù)是構(gòu)建更可持續(xù)未來的關(guān)鍵

本文作者：德州儀器點(diǎn)擊： 2023-04-12 14:05

前言：

隨著電氣化的普及，半導(dǎo)體創(chuàng)新使我們能夠與電動(dòng)汽車、可再生能源和其他高壓系統(tǒng)安全可靠地進(jìn)行交互。

隨著世界各地的電力消耗持續(xù)增長，高電壓技術(shù)領(lǐng)域的創(chuàng)新讓設(shè)計(jì)工程師能夠開發(fā)出更高效的解決方案，使電氣化和可再生能源技術(shù)更易于使用。

“隨著人均用電量的持續(xù)增長，可持續(xù)能源變得越來越重要，”TI 副總裁及高電壓產(chǎn)品部總經(jīng)理 Kannan Soundarapandian 表示。“以負(fù)責(zé)的方式管理能源使用非常重要。我們不能浪費(fèi)任何一毫焦1的能量。這就是為什么高電壓技術(shù)的創(chuàng)新是實(shí)現(xiàn)能源可持續(xù)的關(guān)鍵。”

隨著電力需求的增加（在 2 秒內(nèi)將電動(dòng)汽車 (EV) 從 0mph加速到 60mph 需要大量的電池電量），電壓也必須增加，以便盡可能減少熱量損失。將電力從電池傳輸?shù)诫妱?dòng)汽車的牽引逆變器通常需要更高的電壓來提高效率，其他眾多高壓系統(tǒng)也是如此。

雖然設(shè)計(jì)這些系統(tǒng)可能成本高昂且困難重重，但與通過傳輸線、電纜和電線將電力傳入不同類型負(fù)載的低壓系統(tǒng)相比，高壓系統(tǒng)是一種更高效的儲(chǔ)存和分配電力的方式。

讓我們來參考一個(gè)簡單的示例：二十年前，白熾燈泡是家庭照明的標(biāo)準(zhǔn)。這類燈泡經(jīng)常燒壞，而且當(dāng)我們觸摸燈泡表面時(shí)，它產(chǎn)生的熱量常常會(huì)灼傷我們的手指。

“這些燈泡效率低下，”TI 副總裁及接口產(chǎn)品總經(jīng)理 Roland Sperlich表示。“它們的能量以熱能的形式流失。如今，LED 燈泡的壽命更長，當(dāng)你觸摸這類燈泡時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)它的表面是涼的。這意味著它們更安全、更高效。”

為什么會(huì)有這樣的改變？因?yàn)楣β拭芏却蠓岣撸稍诟〉捏w積中提供更高的電力輸送能力。半導(dǎo)體技術(shù)的創(chuàng)新使工程師能夠通過使用氮化鎵 (GaN) 等先進(jìn)材料，以更少的電力完成更多工作，從而減小電感器的尺寸，同時(shí)提高器件的效率和可靠性。如今，除燈泡之外，半導(dǎo)體也可以節(jié)約能源，并簡化各種高電壓應(yīng)用的設(shè)計(jì)，范圍涵蓋電動(dòng)汽車、光伏陣列、交流/直流電源適配器和電信系統(tǒng)，不一而足。

高電壓技術(shù)

隨著電氣化變得更加普遍和通用，世界各地有越來越多的人每天都在與高壓系統(tǒng)打交道。例如，使用 400V 或 800V 電池包運(yùn)行的電動(dòng)汽車采用高電壓設(shè)計(jì)來縮短充電時(shí)間，延長行駛里程，從而消除使用時(shí)的障礙。

“高壓系統(tǒng)為我們的電動(dòng)汽車、可再生能源、電器、交流/直流電源適配器和其他不計(jì)其數(shù)的應(yīng)用提供了更高的能源效率，”Roland 表示。“地球上的人口越來越多，而資源的總量是固定的，我們必須更高效地共享和使用資源。因此，尋找創(chuàng)新的方法來提高效率非常有必要。”

TI 的持續(xù)創(chuàng)新使安全、高效、可靠的解決方案能夠用于高壓系統(tǒng)的所有功能領(lǐng)域：

• 氮化鎵 (GaN) 和碳化硅 (SiC) 等寬帶隙材料能夠?qū)崿F(xiàn)高效的功率轉(zhuǎn)換，減少功率損耗，提高高壓系統(tǒng)的效率。例如，我們的隔離式柵極驅(qū)動(dòng)器與碳化硅開關(guān)在電動(dòng)汽車車載充電器和牽引逆變器中配合使用，可提高效率，減輕驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的重量，減小尺寸，并減少能源浪費(fèi)。

• 用于高壓系統(tǒng)的傳感和監(jiān)測(cè)技術(shù)可幫助工程師準(zhǔn)確測(cè)量電壓，從而提高安全性和可靠性。這使設(shè)計(jì)人員能夠通過減少設(shè)計(jì)利潤來降低成本，并充分發(fā)揮電源開關(guān)的功效。

• 隔離電路以電氣方式分隔兩個(gè)域，同時(shí)允許電源或信號(hào)在不影響人體安全的情況下通過屏障傳輸，使電路免受接地電位差的影響，并提高抗噪能力。我們的磁性和電容隔離技術(shù)通過堅(jiān)固的隔離屏障實(shí)現(xiàn)安全的高壓系統(tǒng)。

• 低延遲的實(shí)時(shí)控制技術(shù)能夠可靠地控制使用 GaN 或 IGBT 開關(guān)的復(fù)雜電源拓?fù)洌岣吒邏合到y(tǒng)的穩(wěn)健性和功率密度。

“高壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)面臨著諸多挑戰(zhàn)，”Roland 表示。“TI 具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，可以應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)。因?yàn)槲覀冇凶约旱膭?chuàng)新設(shè)計(jì)，這些設(shè)計(jì)可以進(jìn)行無縫銜接。我們還有制造、測(cè)試、組裝以及封裝能力，使我們的客戶能夠創(chuàng)造出安全、可靠且經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的產(chǎn)品。”

1 一毫焦是千分之一焦耳。一焦耳是一瓦的功率在一秒內(nèi)所做的功。

關(guān)于德州儀器（TI）

德州儀器（TI）（納斯達(dá)克股票代碼：TXN）是一家全球性的半導(dǎo)體公司，致力于設(shè)計(jì)、制造、測(cè)試和銷售模擬和嵌入式處理芯片，用于工業(yè)、汽車、個(gè)人電子產(chǎn)品、通信設(shè)備和企業(yè)系統(tǒng)等市場。我們致力于通過半導(dǎo)體技術(shù)讓電子產(chǎn)品更經(jīng)濟(jì)實(shí)用，創(chuàng)造一個(gè)更美好的世界。如今，每一代創(chuàng)新都建立在上一代創(chuàng)新的基礎(chǔ)之上，使我們的技術(shù)變得更小巧、更快速、更可靠、更實(shí)惠，從而實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體在電子產(chǎn)品領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，這就是工程的進(jìn)步。這正是我們數(shù)十年來乃至現(xiàn)在一直在做的事。欲了解更多信息，請(qǐng)?jiān)L問公司網(wǎng)站www.ti.com.cn。

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