德州儀器芯科技賦能中國新基建之城際軌道交通

（全球TMT2022年3月2日訊）從1879年第一臺電力機車誕生起，電力電子即登場，最初主要是幫助實現(xiàn)列車更快的運行速度和更大的裝載能力。之后軌道交通的一系列創(chuàng)新都離不開芯片，如今無論是軌道感應和監(jiān)控、輔助電源、電力推進、信息系統(tǒng)、控制管理以及軌道旁信令和控制等應用中，芯片都發(fā)揮著重要作用。根據(jù)德州儀器（TI）區(qū)域銷售經(jīng)理Leo Chen的預估，一列完整的高鐵中，包含的芯片數(shù)量會高達二十萬顆，其中僅TI的芯片使用量就要達數(shù)萬顆。

20世紀90年代中期，我國第一版國產(chǎn)化的電力機車驅動電路板，就采用了TI的C2000控制器。上世紀80年代量產(chǎn)的C2000處理器，今天還在服務中國的軌道交通事業(yè)，TI始終如一，陪伴中國客戶一起解決設計中的困難和挑戰(zhàn)。TI的C2000數(shù)字電源產(chǎn)品，可以支持任意的控制模式及環(huán)路拓撲設計，支持不同的開關頻率，這樣客戶就可以用一個平臺覆蓋到多樣性的復雜電路的設計。同時，C2000還具有實時處理特性以及完整的電源監(jiān)控和保護功能，下一代C2000還滿足SIL-D的功能安全特性，從而簡化復雜的安全設計流程要求。TI的處理器中集成了高性能的Arm核與DSP，可以單芯片滿足復雜的運算及控制需求。同時還支持多協(xié)議通信接口，以實現(xiàn)高度可靠的互聯(lián)。

列車中的動力電壓很高，從受電弓獲得的直流電壓約為1500伏，而后還包括交流380伏、直流110伏等等一系列不同電壓。因此為了避免芯片被擊穿燒毀，以及保證信號傳輸?shù)母呖煽啃?，采用高性能隔離技術勢在必行。TI基于二氧化硅的電容隔離技術，具有三大特點：首先是具有高達2100V的隔離電壓；其次是隔離層壽命長達一百年，滿足功能安全的時效要求；第三則是具有極低的電磁輻射。這三個特點使其非常適合軌道交通行業(yè)。而在處理器方面，針對鐵路軌交對于備份冗余的需求，TI的雙核及多核處理器可以提供鎖步或者冗余功能，從而達到可靠性要求。在功能安全方面，所有 TI 產(chǎn)品在發(fā)布之前都要接受資質認證和可靠性測試或基于相似性證明的鑒定，從而保證產(chǎn)品具有高可靠性。

在2008年TI就與南車株洲研究所（如今的中車株洲電力機車研究所）建立了聯(lián)合實驗室，雙方一起探討未來的場景、技術需要如何發(fā)展。2021年4月，聯(lián)合實驗室升級，株洲所的設計師可以借助TI品類齊全的模擬和嵌入式處理系列產(chǎn)品進行設計，包括實時數(shù)字信號處理器、氮化鎵(GaN)電源集成電路、行業(yè)領先的數(shù)據(jù)轉換器以及其他高可靠性產(chǎn)品。該實驗室可以支撐中車株洲做一些前沿性的設計和研究，同時TI也會投入資源為其專門定義和開發(fā)產(chǎn)品。