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第二代SiC碳化硅MOSFET在直流充电桩电源模块中的应用
发布时间:2024-02-18        浏览次数:108        返回列表
 基本™(BASiC Semiconductor)第二代SiC碳化硅MOSFET在直流充电桩电源模块中的应用
 
适用于充电桩直流快充电源模块的国产高可靠性碳化硅(SiC)MOSFET-倾佳电子(Changer Tech)专业分销
 
倾佳电子(Changer Tech)致力于国产碳化硅(SiC)MOSFET功率器件在电力电子市场的推广!Changer Tech-Authorized Distributor of BASiC Semiconductor which committed to the promotion of BASiC™ silicon carbide (SiC) MOSFET power devices in the power electronics market!
 
国产SiC碳化硅MOSFET功率器件可靠性及一致性如何确保?
电力电子系统研发制造商一般需要碳化硅MOSFET功率器件供应商提供可靠性测试报告的原始数据和器件封装的FT数据。
SiC碳化硅MOSFET可靠性报告原始数据主要来自以下可靠性测试环节的测试前后的数据对比,通过对齐可靠性报告原始数据测试前后漂移量的对比,从而反映器件的可靠性控制标准及真实的可靠性裕量。SiC碳化硅MOSFET可靠性报告原始数据主要包括以下数据:
SiC碳化硅MOSFET高温反偏 High Temperature Reverse Bias HTRB Tj=175℃ VDS=100%BV
SiC碳化硅MOSFET高温栅偏(正压) High Temperature Gate Bias(+) HTGB(+) Tj=175℃ VGS=22V
SiC碳化硅MOSFET高温栅偏(负压) High Temperature Gate Bias(-) HTGB(-) Tj=175℃ VGS=-8V
SiC碳化硅MOSFET高压高湿高温反偏 High Voltage, High Humidity, High Temp. Reverse Bias HV-H3TRB Ta=85℃ RH=85% VDS=80%BV
SiC碳化硅MOSFET高压蒸煮 Autoclave AC Ta=121℃ RH=100% 15psig
SiC碳化硅MOSFET温度循环 Temperature Cycling TC -55℃ to 150℃
SiC碳化硅MOSFET间歇工作寿命 Intermittent Operational Life IOL △Tj≥100℃ Ton=2min Toff=2min
FT数据来自碳化硅MOSFET功率器件FT测试(Final Test,也称为FT)是对已制造完成的碳化硅MOSFET功率器件进行结构及电气功能确认,以保证碳化硅MOSFET功率器件符合系统的需求。
通过分析碳化硅MOSFET功率器件FT数据的关键数据(比如V(BR)DSS,VGS(th),RDS(on),
IDSS)的正态分布,可以定性碳化硅MOSFET功率器件材料及制程的稳定性,这些数据的定性对电力电子系统设计及大批量制造的稳定性也非常关键。
 
基本™(BASiC Semiconductor)第二代SiC碳化硅MOSFET两大主要特色:
1.出类拔萃的可靠性:相对竞品较为充足的设计余量来确保大规模制造时的器件可靠性。
基本™(BASiC Semiconductor)第二代SiC碳化硅MOSFET 1200V系列击穿电压BV值实测在1700V左右,高于市面主流竞品,击穿电压BV设计余量可以抵御碳化硅衬底外延材料及晶圆流片制程的摆动,能够确保大批量制造时的器件可靠性,这是基本™(BASiC Semiconductor)第二代SiC碳化硅MOSFET最关键的品质. 基本™(BASiC Semiconductor)第二代SiC碳化硅MOSFET雪崩耐量裕量相对较高,也增强了在电力电子系统应用中的可靠性。
2.可圈可点的器件性能:同规格较小的Crss带来出色的开关性能。
基本™(BASiC Semiconductor)第二代SiC碳化硅MOSFET反向传输电容Crss 在市面主流竞品中是比较小的,带来关断损耗Eoff也是市面主流产品中非常出色的,优于部分海外竞品,特别适用于LLC应用,典型应用如充电桩电源模块后级DC-DC应用。
 
 
 
 
 
倾佳电子(Changer Tech)专业分销的基本™第二代碳化硅SiC MOSFET主要有B2M160120H,B2M160120Z,B2M160120R,B2M080120H,B2M080120Z,B2M080120R,B2M018120H,B2M018120Z,B2M020120Y,B2M065120H,B2M065120Z,B2M065120R,B2M040120H,B2M040120Z,B2M040120R,B2M032120Y,B2M018120Z。适用大功率电力电子装置的SiC MOSFET模块,半桥SiC MOSFET模块,ANPC三电平碳化硅MOSFET模块,T型三电平模块,MPPT BOOST SiC MOSFET模块。
B2M032120Y国产替代英飞凌IMZA120R030M1H,安森美NTH4L030N120M3S以及C3M0032120K。
B2M040120Z国产替代英飞凌IMZA120R040M1H,安森美NTH4L040N120M3S,NTH4L040N120SC1以及C3M0040120K,意法SCT040W120G3-4AG。
B2M020120Y国产替代英飞凌IMZA120R020M1H,安森美NTH4L020N120SC1,NTH4L022N120M3S以及C3M0021120K,意法SCT015W120G3-4AG。
B2M1000170R国产代替英飞凌IMBF170R1K0M1,安森美NTBG1000N170M1以及C2M1000170J。
B2M065120H国产代替安森美NTHL070N120M3S。
B2M065120Z国产代替英飞凌IMZ120R060M1H,安森美NVH4L070N120M3S,C3M0075120K-A,意法SCT070W120G3-4AG。
B2M160120Z国产代替英飞凌AIMZHN120R160M1T,AIMZH120R160M1T
B2M080120Z国产代替英飞凌AIMZHN120R080M1T,AIMZH120R080M1T
B2M080120R国产代替英飞凌IMBG120R078M2H
B2M040120Z国产替代英飞凌AIMZHN120R040M1T,AIMZH120R040M1T
B2M040120R国产替代英飞凌IMBG120R040M2H
B2M018120R国产替代英飞凌IMBG120R022M2H
B2M018120Z国产替代英飞凌AIMZH120R020M1T,AIMZH120R020M1T
B2M065120Z国产替代英飞凌AIMZHN120R060M1T,AIMZH120R060M1T
 
传统的直流充电桩拓扑电路一般是三相交流380V输入电压经过PFC维也纳 AC/DC电路后,得到直流母线电压,然后经过全桥LLC DC/DC电路,输出 200V到1000V高压给新能源汽车充电使用。其中PFC维也纳电路AC/DC的开关频率 40kHz 左右,一般用使用 650V的超结MOSFET或者 650V 的IGBT,劣势是器件多,硬件设计复杂,效率低,失效率高。新一代直流充电桩拓扑电路会把原来的PFC维也纳整流升级为采用第二代SiC碳化硅MOSFET B2M040120Z的三相全桥PFC整流。这样将大大减少功率器件数量,简化控制电路的复杂性,同时通过提高开关频率来降低电感的感量,尺寸和成本。DC/DC全桥LLC部分,升级为采用第二代SiC碳化硅MOSFET B2M040120Z的DC/DC电路,可以从原来的两组串联二电平全桥LLC或三电平全桥移相ZVS或三电平全桥LLC或两组串联二电平全桥移相优化为一组两电平LLC。这样可以极大简化拓扑电路,减少元器件的数量,控制和驱动更加简单。基于第二代SiC碳化硅MOSFET B2M040120Z的高频特性,可以提高LLC电路的开关频率,从而减少磁性器件的尺寸和成本。由于LLC电路是软开关工作模式,损耗集中在开关管的导通损耗上和关断损耗上,第二代SiC碳化硅MOSFET B2M040120Z Eoff相对竞品更小,在高频LLC应用优势明显,由于拓扑结构的原因,流过LLC中SiC碳化硅MOSFET的电流有效值是Si MOSFET电流的一半,所以最终导通损耗大大减小。新一代采用SiC碳化硅MOSFET B2M040120Z的直流充电桩拓扑电路可以提升0.3~0.5%左右的效率。
 
 

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