牽引逆變器PMIC往SBC演進

電子發(fā)燒友網報道（文/梁浩斌）PMIC即電源管理芯片，顧名思義是用于管理電子設備中電源分配，包括電壓調節(jié)和電力分配等，是電子設備的“電力調度中心”。

PMIC的主要特點是集成度，一般會將DC-DC、LDO、負載開關、保護和監(jiān)測電路等集成到一顆芯片上，替代原本需要的多顆分立器件，以節(jié)省PCB空間。同時PMIC還能通過智能調節(jié)，降低設備的能耗，減少能量浪費。

PMIC應用非常廣泛，從低功耗的可穿戴設備，到功率500W以上的AI加速卡，再到數百kW級別的電機逆變器中，都會用到PMIC。

電動汽車核心的驅動電機，是由牽引逆變器所進行驅動的。而在牽引逆變器中，MCU可以看作是系統(tǒng)的大腦。

MCU在逆變器中負責執(zhí)行駕駛員的操作指令，通過電流傳感器等信號確定電機工作狀態(tài)，使用FOC算法向柵極驅動器發(fā)送控制脈沖PWM，而MCU則繼續(xù)根據傳感器數據確定電機位置和轉速，以實現精準控制。

與此同時，牽引逆變器中，除了MCU以外，還需要外圍的高低邊驅動、電流傳感器等芯片。MCU和這些外圍器件需要PMIC對他們的供電進行分配，以及提供穩(wěn)定的低壓供電，比如主驅逆變器的MCU、驅動芯片等模塊需按特定順序啟動或關閉，PMIC通過內置時序控制器，確保各模塊供電順序符合設計要求，防止電流沖擊或邏輯錯誤。

隨著電動汽車對電機總成的體積要求越來越高，逆變器部分的功率密度也需要不斷提高，包括使用SiC等第三代半導體功率模塊，以提高功率密度。另一方面，PMIC通過集成多路電源輸出，如降壓、升壓、LDO等，以及集成保護電路和通信接口，減少外圍元件數量，降低PCB面積和系統(tǒng)復雜度，適用于高密度布局的主驅逆變器，幫助提高逆變器的功率密度。

同時PMIC還對MCU、系統(tǒng)工作狀況等進行監(jiān)測，作為最后一道安全屏障。由于牽引電機涉及到車輛行駛安全，所以與之匹配的牽引逆變器，往往需要滿足ASIL D的功能安全等級。除了MCU本身滿足ASIL D功能安全等級之外，PMIC也內置一些故障診斷機制，通過實時監(jiān)測電壓、電流及溫度，觸發(fā)關斷或降額操作，保證系統(tǒng)安全，進一步提高安全標準。

比如最近英飛凌推出的集成式多軌電源解決方案OPTIREG PMIC TLF35585，內部集成了DC-DC和LDO，以及前置和后置穩(wěn)壓器架構，能夠為AURIX系列以及其他MCU提供可靠供電，并實現監(jiān)控和控制功能，滿足ASIL D功能安全與175°C的結溫范圍。

不過在汽車應用上，一些廠商會在PMIC的基礎上，推出SBC（System Basis Chip系統(tǒng)基礎芯片），兩者功能上有充電，但也有一些區(qū)別。從大的概念和產品定位看，PMIC主要專注于電源管理，為處理器和傳感器等提供供電和時序管理等。SBC則是集成了更多的系統(tǒng)級功能，比如通信接口、系統(tǒng)監(jiān)控、診斷保護等，可以理解成SBC是PMIC+通信接口+診斷+安全模塊，專門面向汽車電子。

隨著牽引逆變器的高功率密度需求，PMIC的集成度需求也更高，所以會逐漸往SBC的概念演進。