ASIL代表汽車應(yīng)用的安全完整性的等級，是由汽車電子設(shè)備安全標(biāo)準(zhǔn)ISO 26262定義的風(fēng)險(xiǎn)分類方案。等級越高，表示對人們的生命和財(cái)產(chǎn)的危害性越大。為了降低電氣和電子系統(tǒng)的故障或意外行為引起的危害而導(dǎo)致的不合理風(fēng)險(xiǎn)，汽車廠商開發(fā)出一系列的功能。例如為了保證急剎車時(shí)，車輛是逐漸停止而不是突然鎖死，避免車輛劇烈抖動(dòng)甚至變向造成人的危害，開發(fā)出ABS自動(dòng)防抱死系統(tǒng)；為了保證在出現(xiàn)車禍時(shí)，五秒鐘之內(nèi)把高壓母線電壓放電到小于60伏的安全水平電壓從而保護(hù)乘客和救援人員，開發(fā)出主動(dòng)放電功能和主動(dòng)短路功能等。

如果電動(dòng)汽車必須在低至30V（SELV+裕量）的母線電壓下運(yùn)行，EPS應(yīng)急電源如何在驅(qū)動(dòng)控制緊急斷電時(shí)接管工作，并在車輛安全停止時(shí)使用直流母線為系統(tǒng)供電呢？這可能需要柵極驅(qū)動(dòng)器提供非正常工況下的驅(qū)動(dòng)信號來產(chǎn)生短路（半橋中的兩個(gè)開關(guān)都打開）的工作狀態(tài)，以提供放電路徑。驅(qū)動(dòng)器的重要性在于它可以對驅(qū)動(dòng)信號加以調(diào)整，防止在此操作期間造成開關(guān)過熱而損壞，導(dǎo)致嚴(yán)重的系統(tǒng)問題。

PI 近日推出的SCALE EV系列雙通道門極驅(qū)動(dòng)器2SP0215F2Q0C，是市場上首款唯一通過汽車級認(rèn)證的門極驅(qū)動(dòng)板，具有1200V的加強(qiáng)絕緣強(qiáng)度及先進(jìn)的故障匯報(bào)功能，非常適合于電動(dòng)巴士、電動(dòng)卡車、農(nóng)用及建筑用車輛內(nèi)部的牽引逆變器，氫燃料電池變換器、電池儲(chǔ)能或其他需要有更高車規(guī)認(rèn)證可靠性要求的應(yīng)用。

SCALE EV系列門極驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部集成兩個(gè)增強(qiáng)型門極驅(qū)動(dòng)通道、相關(guān)供電電源和監(jiān)控遙測電路。它不僅本身滿足汽車級ASIL-B認(rèn)證(ISO 26262)，可適用于ASIL-C/D系統(tǒng)應(yīng)用，而且板上的電阻、電容、磁性元件、芯片等元器件也滿足AEC Q100/101/200認(rèn)證。它還可以優(yōu)化用于標(biāo)準(zhǔn)的車規(guī)功率模塊，同時(shí)支持耐壓達(dá)1200V的IGBT或SiC MOSFET模塊產(chǎn)品。2SP0215F2Q0C是PI第一個(gè)發(fā)布的SCALE EV系列成員，是專為EconoDUAL 900A 1200V IGBT半橋模塊設(shè)計(jì)的產(chǎn)品。

2SP0215F2Q0C適合于通用EconoDUAL模塊的SCALE EV方案，是針對于英飛凌FF900R12ME7W_B11 IGBT電源模塊推出的雙通道門極驅(qū)動(dòng)器。2SP0215F2Q0C提供加強(qiáng)絕緣，可適應(yīng)5500米海拔的惡劣條件，具有高級的保護(hù)和報(bào)告功能，包括DC母線電容的主動(dòng)放電、主動(dòng)短路功能、高級的具備軟關(guān)斷特性的過壓控制、Dsat檢測(退飽和檢測)、隔離的NTC溫度測量、門極信號翻轉(zhuǎn)監(jiān)測，以及比特流遙測報(bào)告給主控制器。2SP0215F2Q0C設(shè)計(jì)優(yōu)勢明顯、反應(yīng)速度快，對于SiC MOSFET開關(guān)的短路和過流響應(yīng)時(shí)間小于1微秒，而IGBT開關(guān)的短路和過流響應(yīng)時(shí)間小于3微秒。此外，它還具有非常高的集成度，可使整個(gè)驅(qū)動(dòng)板（包括門極電源）的尺寸大小完全適合于功率模塊，同時(shí)提供符合IEC 60664標(biāo)準(zhǔn)的加強(qiáng)絕緣所需的間距。ASIC封裝可提供11.4mm的爬電距離和電氣間隙，安全滿足高達(dá)800V汽車系統(tǒng)電壓的要求。

PI資深技術(shù)培訓(xùn)經(jīng)理閻金光表示，提供上管和下管的驅(qū)動(dòng)信號的SCALE EV板的接口連接簡單可靠，雙連接器X300/X400支持功能安全要求，具體包括5V供電軌、PWM輸入、主動(dòng)短路/放電使能輸入、主動(dòng)短路/放電模式輸入、比特流遙測輸出、故障狀態(tài)輸出、供電返回端。

而功能安全需要系統(tǒng)具有主動(dòng)短路（ASC）特性。一是為了防止故障期間DC母線出現(xiàn)過壓（這時(shí)高壓電池已經(jīng)斷開)，二是為了提供反向轉(zhuǎn)矩使電機(jī)減速運(yùn)轉(zhuǎn)，逐漸停下來。

在介紹2SP0215F2Q0C節(jié)省外圍元件的優(yōu)點(diǎn)時(shí)，閻金光說：“2SP0215F2Q0C可以利用IGBT本身來進(jìn)行直流母線的放電，進(jìn)而節(jié)省50-100個(gè)外圍元件。為了給直流母線放電，以前我們會(huì)設(shè)計(jì)一個(gè)由MOS管和很多電阻的專用放電電路，而這會(huì)產(chǎn)生大量的外圍元件。但當(dāng)采用逆變器當(dāng)中的功率開關(guān)管來進(jìn)行放電的話，上管跟下管同時(shí)開通之后，DC+和DC-就短路，執(zhí)行放電了。但是如果功率開關(guān)管完全飽和的話，大電流會(huì)造成IGBT或者M(jìn)OS管的損壞，所以2SP0215F2Q0C對開通時(shí)間進(jìn)行了一個(gè)特別的設(shè)定，使它的電流工作在最大電流的50%以下。同時(shí)2SP0215F2Q0C把占空比控制得很低，大概在0.1%到2%。在采用三個(gè)半橋模塊時(shí)具有故障冗余特性?！?

主動(dòng)放電功能是降低DC母線的電壓。我們來看下面的這個(gè)測試，如果母線使用是1250μF電容、800V DC母線電壓、10kHz開關(guān)頻率、2μs脈寬，那么經(jīng)過180ms，電壓就泄放下來了。

值得一提的是，2SP0215F2Q0C的數(shù)字遙測端口還可以提供故障診斷及故障信息。由比特流輸出提供相應(yīng)數(shù)據(jù)，SO引腳輸出狀態(tài)明確故障類型。兩者相互配合，可以更好地使車輛進(jìn)入到保護(hù)狀態(tài)。

我們都知道，在做汽車牽引逆變器研發(fā)期間，需要盡量加快產(chǎn)品研發(fā)過程。為了能夠幫助工程師快速、方便地對設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)整，PI免費(fèi)提供用于工程研發(fā)調(diào)試的測試/開發(fā)接口板及相關(guān)軟件。軟件支持安裝到工程師的電腦上面，使用方便。接口板RDHP-2250Q，支持連接2SP0215F2QC0驅(qū)動(dòng)板到工程師的電腦。一方面，便于測量相關(guān)信號；另一方面，解碼的遙測數(shù)據(jù)可以通過USB接口顯示于PC機(jī)軟件上。

除此之外，PI還提供可用于展示性能的大量測試數(shù)據(jù)，例如高功率測試、短路、單/雙脈沖測試、E on / E off、抗擾度、共模瞬態(tài)抗擾度（CMTI）。這些大量的測試數(shù)據(jù)都是為了保證逆變器的可靠安全工作。目前PI SCALE EV系列只有一個(gè)型號2SP0215F2Q0C-FF900R12ME7W-B11，可提供1200V電壓、900A電流、Si-IGBT Gen7,Si-diode功率模塊技術(shù)，支持EconoDUAL封裝，也可提供可選的保護(hù)涂層服務(wù)和對其他特殊IGBT或SiC芯片開關(guān)性能進(jìn)行調(diào)整的服務(wù)，且可根據(jù)新型模塊的外形尺寸重新定制板面大小。此款功率模塊供應(yīng)商是英飛凌，PI也可為其他公司定制產(chǎn)品。

作為PI SCALE EV系列的頭號成員，2SP0215F2Q0C為門極驅(qū)動(dòng)板開辟了專業(yè)級的汽車應(yīng)用領(lǐng)域，標(biāo)志著電動(dòng)汽車更安全時(shí)代的到來。