高電壓技術(shù)是構建更可持續未來(lái)的關(guān)鍵

隨著(zhù)世界各地的電力消耗持續增長(cháng)，高電壓技術(shù)領(lǐng)域的創(chuàng )新讓設計工程師能夠開(kāi)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(zhù)人均用電量的持續增長(cháng)，可持續能源變得越來(lái)越重要，”TI 副總裁及高電壓產(chǎn)品部總經(jīng)理 Kannan Soundarapandian 表示?！耙载撠煹姆绞焦芾砟茉词褂梅浅Ｖ匾?。我們不能浪費任何一毫焦¹的能量。這就是為什么高電壓技術(shù)的創(chuàng )新是實(shí)現能源可持續的關(guān)鍵?！?/span>

隨著(zhù)電力需求的增加（在 2 秒內將電動(dòng)汽車(chē) (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。將電力從電池傳輸到電動(dòng)汽車(chē)的牽引逆變器通常需要更高的電壓來(lái)提高效率，其他眾多高壓系統也是如此。

雖然設計這些系統可能成本高昂且困難重重，但與通過(guò)傳輸線(xiàn)、電纜和電線(xiàn)將電力傳入不同類(lèi)型負載的低壓系統相比，高壓系統是一種更高效的儲存和分配電力的方式。

讓我們來(lái)參考一個(gè)簡(jiǎn)單的示例：二十年前，白熾燈泡是家庭照明的標準。這類(lèi)燈泡經(jīng)常燒壞，而且當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?！八鼈兊哪芰恳詿崮艿男问搅魇?。如今，LED 燈泡的壽命更長(cháng)，當你觸摸這類(lèi)燈泡時(shí)，會(huì )發(fā)現它的表面是涼的。這意味著(zhù)它們更安全、更高效?！?/span>

為什么會(huì )有這樣的改變？因為功率密度大幅提高，可在更小的體積中提供更高的電力輸送能力。半導體技術(shù)的創(chuàng )新使工程師能夠通過(guò)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，半導體也可以節約能源，并簡(jiǎn)化各種高電壓應用的設計，范圍涵蓋電動(dòng)汽車(chē)、光伏陣列、交流/直流電源適配器和電信系統，不一而足。

高電壓技術(shù)

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

“高壓系統為我們的電動(dòng)汽車(chē)、可再生能源、電器、交流/直流電源適配器和其他不計其數的應用提供了更高的能源效率，”Roland 表示?！暗厍蛏系娜丝谠絹?lái)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(lái)提高效率非常有必要?！?/span>

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

• 氮化鎵      (GaN)      和碳化硅 (SiC)      等寬帶隙材料能夠實(shí)現高效的功率轉換，減少功率損耗，提高高壓系統的效率。例如，我們的隔離式柵極驅動(dòng)器與碳化硅開(kāi)關(guān)在電動(dòng)汽車(chē)車(chē)載充電器和牽引逆變器中配合使用，可提高效率，減輕驅動(dòng)系統的重量，減小尺寸，并減少能源浪費。

• 用于高壓系統的傳感和監測技術(shù)可幫助工程師準確測量電壓，從而提高安全性和可靠性。這使設計人員能夠通過(guò)減少設計利潤來(lái)降低成本，并充分發(fā)揮電源開(kāi)關(guān)的功效。

• 隔離電路以電氣方式分隔兩個(gè)域，同時(shí)允許電源或信號在不影響人體安全的情況下通過(guò)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(guò)堅固的隔離屏障實(shí)現安全的高壓系統。

• 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(kāi)關(guān)的復雜電源拓撲，提高高壓系統的穩健性和功率密度。

“高壓系統的設計面臨著(zhù)諸多挑戰，”Roland 表示。“TI 具有得天獨厚的優(yōu)勢，可以應對這些挑戰。因為我們有自己的創(chuàng )新設計，這些設計可以進(jìn)行無(wú)縫銜接。我們還有制造、測試、組裝以及封裝能力，使我們的客戶(hù)能夠創(chuàng )造出安全、可靠且經(jīng)濟實(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所做的功。