为了缓解人们的续航焦虑，新能源汽车厂商在快充方面下足了功夫。近年来，支持高压大功率快充的新能源汽车越来越多，前不久比亚迪甚至推出了兆瓦级闪充电池，最高充电电压达到了1000V，其他汽车厂商也在跟进相关的高压快充技术。汽车的电气机构也开始从400V向800V甚至更高电压平台切换。

图：高压转低压DC/DC变换器在800V纯电动汽车中的应用（来源：PI）

这就导致了汽车上的供电电源有了新的需求，也给电源设计带来了新的挑战。为了满足800V纯电动汽车中DC/DC母线变换、逆变器应急电源（EPS）、电池管理系统（BMS）、车载充电器（OBC）、动力转向、12V系统待机电源，以及μDC/DC变换器等不同应用需求，PI（Power Integrations）近期基于其2024年9月推出的1700V InnoSwitch3-AQ反激式开关IC产品系列设计了五款参考设计，覆盖了16W至120W的功率水平，有绕线式变压器和扁平的平面变压器两种选择。

图：InnoSwitch3-AQ采用了全新的InSOP-28封装，爬电距离更宽（来源：PI）

据PI资深FAE王晓戈介绍，InnoSwitch3-AQ采用了1700V碳化硅（SiC）开关技术，无需使用光耦器，且提供了更高的电压余量（200-300V）。最重要的是PI还优化了其封装，使用了新的InSOP-28封装，该封装形式增加了漏极与源极引脚之间的间距，达到了5.1mm爬电距离，可满足高压应用对增强安全性和可靠性的需求。而且由于该封装提供了足够的隔离，无需喷涂三防漆，这位客户节省了制造工艺步骤和相关的认证工作。

PI此次推出的五款参考设计如下：

• RDK-994Q — 35W超薄型牵引逆变器门极驱动或应急电源，输入电压为40-1000VDC、输出电压为24V；
• RDK-1039Q — 采用平面变压器的18W电源，用于牵引逆变器门极驱动器或应急电源；
• RDK-1054Q — 采用平面变压器的120W电源，设计用于缩小或消除笨重的12V电池；
• DER-1030Q — 20W四路输出电源，其中一路输出为24.75V的应急电源(EPS)，三路输出为25.5V的门极驱动电源；
• DER-1045Q — 16W四路输出电源，其中一路为14V应急电源(EPS)输出，三路分别有+18V/-5V输出电压的门极驱动输出。

图：InnoSwitch3-AQ及其五款参考设计（来源：PI）

采用平面变压器的18W和120W超紧凑平面电源

由于功能安全的要求，纯电动汽车往往需要配备一定的应急电源，以防止原来的供电电源突然失效造成严重后果。在纯电动汽车中，应急电源可以通过高压电池配合DC/DC，将高压直流电转换为12V低压直流电来作为应急电源使用，提升整车的可靠性和安全性。

另外，纯电动汽车中也出现了一些新的应用，比如μDC/DC变换器。这是一个新的概念，其特征是在原有12V电池供电系统中，引入一种高度集成、体积小巧，而且高效的电源模块，可以取代部分，甚至全部的12V电池供电系统。据王晓戈介绍，目前这个概念得到了越来越多汽车主机厂的认可，他预计很快会有采用该方案的量产车型上市。

针对这两类应用，PI分别推出了RDK-1039Q和RDK-1054Q这两个参考设计。而且都采用了平面变压器。

谈到为何会采用平面变压器，王晓戈解释称，与传统的绕线变压器相比，平面变压器则具有多重优势：一是轮廓更薄，通过将绕组嵌入PCB层间，可使厚度减少40%以上；二是散热性能更高，大面积的铜层有利于热量均匀分布；三是机械稳定性更强，抗震性能优于传统绕线结构；四是一致性更好，自动化生产确保参数高度一致。

而且，他还特别提到，平面变压器的设计难点在于PCB本身，其多层PCB设计既要满足性能，还要加强绝缘，尤其是现在的800V高压平台，或者更高的1000V高压平台，就更要关注绝缘和爬电距离的要求。

因此，PI特别推出了一个设计工具帮助工程师快速设计出新的产品，王晓戈表示，“该工具可以根据工程师选取的变压器的类型和尺寸大小，给出一个现成的PCB布局设计，这个参考设计会兼顾热设计和机械性能，工程师只需要根据实际项目需求，做微调即可。”

总结

PI 的这五款参考设计已经在其官网上公布了，可为工程师提供完整的电路原理图、BOM清单、PCB布局和Gerber文件，甚至还附带了详细的性能测试报告和变压器规格，工程师可以直接用于产品开发，或者在其基础上进行修改。这将极大地降低工程师的开发门槛，加速产品从设计到落地的进程。