EV 배터리 스택 전압 레벨은 400V에서 800V로, 심지어 최대 1kV까지 계속해서 상승하고 있으며, 자동차 제조업체들은 이를 이용해 더 가볍고 더 효율적이면서 더 높은 토크로 더 빨리 충전되는 제품을 생산하고 있습니다.

절연 반도체 덕분에 저전압 디지털 및 아날로그 회로가 고전압 배터리와 안전하게 작동하면서 동시에 필요한 수준의 갈바닉 절연을 달성할 수 있습니다. 절연 전압 센서, 전류 센서, ADC 및 CAN 트랜시버는 절연 경계 양쪽에서 모두 저전압 DC 바이어스를 요구하는 신호 체인 IC의 몇몇 예입니다. UCC12051-Q1은 TI의 일체형 자성 라미네이트 평면형 변압기 기술을 이용해 5kV_RMS 절연을 달성하면서 동시에 최대 5V-5V(또는 3.3V) 바이어스의 500mW를 제공하는 저전압 절연 DC/DC 전원 공급 모듈입니다.

BMS(배터리 관리 시스템)과 트랙션 인버터는 800V 도메인을 섀시로부터 분리(절연)해야 하는 2개의 가장 중요한 핵심 EV 서브시스템입니다.

BMS는 고전압 배터리 단자를 서브시스템에 연결할 때 사전 충전 회로를 사용합니다. 5kV_RMS TPSI3050-Q1 절연 스위치 드라이버가 사전 충전 접촉기를 대체하면서 더 작고, 더 안정적인 솔리드 스테이트 솔루션을 구성합니다. 승객이 고전압에 노출되는 것을 방지하기 위해, BMS는 각 배터리 단자(HV+와 HV–)와 금속 섀시 간 절연 상태를 자주 모니터링합니다. SSR(솔리드 스테이트 릴레이)(예: TPSI2140-Q1)는 배터리 팩 모니터(예: BQ79631-Q1)와 함께 솔리드 스테이트 광계전기에 비해 800V BMS 에서 더 신속하고 더 높은 정확도로 절연 결함을 감지합니다. TPSI2140-Q1은 <1-MΩ 저항기 사용을 지원하며, 기존의 광계전기에 비해 300% 이상 더 많은 애벌랜치 전류를 견디기 때문에 인간-시스템 상호작용의 안전성을 높여줍니다.

그림 10에 나와 있는 블록 다이어그램은 트랙션 인버터의 예시로, 3상 DC/AC 인버터 구성에서 고전압 IGBT(절연 게이트 양극 트랜지스터) 또는 SiC(실리콘 카바이드) 모듈을 구동을 위해 절연 게이트 드라이버를 사용하는 것을 강조해서 보여주고 있습니다. 이러한 모듈에는 많으면 6개까지 IGBT 또는 SiC 스위치가 같이 들어 있기 때문에 6개의 개별 게이트 드라이버 IC에 전원을 공급하기 위해 최대 6개의 절연 변압기가 필요합니다. 외장 변압기의 수를 줄여 PCB 면적을 최소화한 UCC14240-Q1은 트랙션 인버터, 게이트 드라이버 바이어스 애플리케이션에서 더 우수한 성능을 지원할 수 있는 이중 출력 중전압 절연 DC/DC 전원 공급 모듈입니다.

UCC14240-Q1과 UCC12051-Q1 등의 절연 DC/DC 모듈은 특정 바이어스 기능으로 한정되지 않으며, 따라서 다양한 전원 아키텍처에서 활용할 수 있습니다. 확장성을 조금 양보함으로써 신호 체인과 전원을 단일 IC 패키지로 통합해 더욱 높은 통합도를 실현할 수 있습니다. 예를 들어, 전원 장치에 디지털 아이솔레이터(ISOW7841A-Q1), 전원 장치에 ADC(AMC3336-Q1), 그리고 전원 장치에 증폭기(AMC1350-Q1)를 각각 결합할 수 있습니다.