电动汽车已经成为汽车产业的发展趋势，但是随着汽车设计转向电气化，电流隔离变得更为重要，以允许数字控制器安全地和现代电动汽车的高压系统进行连接。本文将为您介绍电动汽车设计的关键变化与隔离器件解决方案。
半导体隔离器提供电动汽车更好的效能表现
全球汽车制造商都在宣布推出新型电动汽车（EV）、混合动力电动汽车（HEV）和48V轻型混合动力电动汽车（MHEV）的积极计划。纯电动汽车正在实现两位数的增长率，其中的48V MHEV系统正在崛起，将为标准内燃机（ICE）上的发动机子系统带来电气化。48V轻型混合动力设计的低成本及其改造现有传动系统的能力将进一步加速对汽车应用中功率电子器件的需求。
随着汽车设计转向电气化，高瓦数功率电子器件成为新型电子传动系统和电池系统的关键部件。这些高瓦数电子器件需要与低压数字控制器通信并由其控制，这需要在控制器和电力系统之间进行电气隔离。在这些应用中，电流隔离（通常是基于半导体的隔离）是必须的，以允许数字控制器安全地和现代电动汽车高压系统进行连接。
为了与传统的ICE车辆进行竞争，EV/HEV中使用的电池必须具有非常高的能量存储密度，接近零自泄漏电流并且能够在几分钟而不是几小时内充电。此外，电池管理和相关的电源转换系统必须具有最小化尺寸和重量。EV/HEV电池管理系统通常包括四个主要电路组件，包括车载充电器（OBC）、电池管理系统（BMS）、DC/DC转换器与主逆变器。此外，除了电动汽车本身之外的其它系统，例如充电桩，也具有类似的系统要求和隔离需求。
虽然在电动汽车中已经使用了不同类型的隔离技术，但制造商正越来越多地转向基于半导体的现代隔离技术，而不再使用基于光耦合器的旧解决方案。与光耦合器在要求苛刻的汽车应用中相比，这些现代隔离器具有许多优势，包括更长的使用寿命、显着提高的温度和老化的稳定性、更快的开关速度和更高的抗噪性。
随着汽车供应商采用宽带隙功率晶体管（如氮化镓（GaN）或碳化硅（SiC））去满足不断增加的功率密度，基于半导体的隔离的优势变得至关重要。这些GaN或SiC系统通常使用更高的开关速度来减小系统磁性材料的尺寸。
与Si IGBT相比，SiC系统提供更高的阻断电压、更高的工作温度和更高的开关速度，GaN开关则可从低kW到10kW宽范围的供电系统带来了益处。由于GaN提供更低的开关损耗、更快的开关速度、更高的功率密度、更好的热预算，从而提高电动汽车的功率输出和能效，且降低了重量和成本，但是会导致显著的更高电噪声。
此外，电动汽车追求降低电气系统的体积与重量，但是想要缩小这些系统的尺寸并增加功率密度会使工作温度升高，这会使光耦合器过应力并降低其性能，半导体隔离在这些更高的温度范围内具有明显更好的性能和可靠性，是应对这些更高速度和更高嘈杂环境的理想选择。
为了做好电动汽车系统的隔离需求，由Silicon Labs推出的Si8239x隔离栅极驱动器，是相当不错的解决方案。Silicon Labs Si8239x隔离器特别适用于驱动各种开关电源和电机控制应用中的功率MOSFET和IGBT。基于Silicon Labs专有的芯片隔离技术，Silicon Labs Si8239x隔离器可实现高噪声免疫力、低延迟和倾斜、减少随温度和老化发生的变化，以及良好的器件一致性。Si8239x器件支持高达5 kVRMS的耐受电压。
Si8239x可将两个隔离的驱动器与独立的输入控制或适用于高功率应的单独输入相结合。Si8239x提供了各种独特的功能，包括输出UVLO故障检测、反馈以及用于两个驱动器的自动关断、取代DIS（低态有效）的EN（高态有效）、1毫秒的安全延迟启动时间、带默认低态（如果VDDI掉电）的自动防故障驱动器以及高精度的可编程死区时间。所有驱动器均采用2.5 V - 5.5 V的输入VDD和24 V的最大驱动电源电压。
电动汽车的设计已经实现了前所未有的创新，随着汽车不断的数字化，采用氮化镓（GaN）或碳化硅（SiC）的宽带隙功率晶体管的设备会越来越多，对于电流隔离器的需求也会随之增加，Silicon Labs Si8239x隔离器则将会是相关应用的绝佳选择。