牽引逆變器是電動車(EV)中的主要耗電零件，功率位準達到150kW以上。牽引逆變器的效率和性能直接影響了電動車單次充電後的行駛里程。因此，為了打造下一代牽引逆變器系統，業界廣泛採用碳化矽(SiC)場效應電晶體(FET)來實現更高的可靠性、效率和功率密度。
隔離式閘極驅動器積體電路(IC)提供從低電壓到高電壓(輸入到輸出)的電流隔離，驅動 SiC式逆變器每相的高側和低側功率級，並監視和保護逆變器免受各種故障的影響。根據汽車安全完整性等級(Automotive Safety Integrity Level，ASIL)功能安全要求，閘極驅動器IC必須符合國際標準化組織(ISO)26262標準，確保對單一故障和潛在故障的故障偵測率分別為≥99%和≥90%。
閘極驅動器IC必須盡可能以高效率導通SiC FET，同時盡量降低包括導通和關斷能量在內的開關和傳導損耗。控制和改變閘極驅動電流強度的能力降低了開關損耗，但代價是在開關期間增加了開關節點處的瞬態過衝。改變閘極驅動電流可控制SiC FET的電壓轉換率。
閘極驅動電流的即時可變性可實現瞬態過衝管理，以及整個高壓電池能量週期的設計最佳化。充滿電且電量狀態為100%至80%的電池應使用低閘極驅動強度，將SiC電壓過衝保持在限制範圍內。當電池電量從80%下降到20%時，採用高閘極驅動強度可降低開關損耗並提高牽引逆變器效率。這些情況可能發生在75%的充電週期內，因此效率提升非常顯著。
UCC5880-Q1是一款20A SiC閘極驅動器，具備進階保護功能，適用於汽車應用中的牽引逆變器。其閘極驅動強度介於5A到20A之間，可透過一個4MHz雙向序列周邊介面匯流排或三個數位輸入針腳進行調整。
評估牽引逆變器功率級開關性能的標準方法是雙脈衝測試(DPT)，它會在不同的電流下開啟和關閉SiC電源開關。透過改變開關時間，可以控制和測量工作條件下SiC導通和關斷波形，從而有助於評估影響可靠性的效率和SiC過衝。
使用UCC5880-Q1的強大閘極驅動來降低SiC開關損耗時，效率提升可能非常顯著，具體取決於牽引逆變器的功率位準。使用全球統一輕型車輛測試程序(WLPT)和實際駕駛記錄速度和加速度進行建模，其結果顯示SiC功率級效率提升高達2%，相當於每顆電池額外增加7英里的行駛里程。這七英里可能決定了消費者能否及時找到充電樁或困在路上動彈不得。
UCC5880-Q1也包括SiC閘極電壓閾值監控功能，可在系統生命週期內每次電動車啟動時執行閾值電壓測量，並可向微控制器提供電源開關資料，以用於電源開關故障預測。
隨著電動車牽引逆變器的功率位準接近300kW，對更高可靠性和更高效率的需求更為迫切。選擇具有即時可變閘極驅動強度的SiC隔離式閘極驅動器有助於實現這些目標。UCC5880-Q1隨附設計支援工具，包括評估板、使用者手冊和功能安全手冊，可協助您進行設計。