Каква е тенденцията за използване на диоди в станции за зареждане на нови енергийни превозни средства?

1, Технологична итерация: Надграждане от традиционните силициеви-базирани полупроводници с широкозабранена лента
Традиционните силициеви-диоди отдавна доминират на пазара на зарядни устройства поради ниската си цена и зряла технология. Въпреки това, с разработването на нови енергийни превозни средства към високо напрежение и висока мощност, затруднението в производителността на базираните на силиций-диоди става все по-видно. Например, в сценария за бързо зареждане с високо-напрежение 800V, голямата обратна загуба на възстановяване и ниската честота на превключване на базираните на силиций-диоди водят до намаляване на ефективността на системата, докато проблемите със стабилността при високи-температурни среди също ограничават тяхното приложение.

Възходът на полупроводникови материали с широка забранена зона, като силициев карбид (SiC) и галиев нитрид (GaN), осигури нова посока за надграждане на диодната технология. Като вземем SiC диодите на Шотки като пример, те имат следните предимства:

Ниско съпротивление: Критичната сила на полето на пробив на SiC материала е 10 пъти по-голяма от тази на силиций, което може да постигне по-тънък дрейфов слой, като по този начин намалява съпротивлението и загубата на енергия.
Високочестотни превключващи характеристики: Времето за обратно възстановяване (t_rr) на SiC диодите е близо до нула, което значително увеличава честотата на превключване и се адаптира към изискванията на високо-честотните модули за зареждане.
Устойчивост на висока температура: SiC устройствата могат да работят стабилно в среда над 200 градуса, намалявайки сложността на дизайна на разсейване на топлината и подобрявайки надеждността на системата.
Според прогнозите на институциите за проучване на пазара, глобалният размер на пазара на SiC диоди ще надхвърли 3 милиарда щатски долара до 2026 г., с общ годишен темп на растеж от 15%, от които полето за зареждане ще представлява повече от 30%. Местни предприятия като Silanwei и Yangjie Technology постигнаха масово производство на SiC диоди на Шотки и постепенно въведоха сценарии с-добавена стойност с висока стойност, като зареждащи купчини и OBC (-бордови зарядни устройства).

2, Материална иновация: Съвместна оптимизация на опаковъчната технология и дизайна на разсейването на топлината
Подобряването на производителността на диодите не само разчита на иновации в материалите, но също така изисква съвместна оптимизация на технологията на опаковане и дизайна на разсейване на топлината. При прилагането на зарядни станции диодите трябва да издържат на тежки условия като висок ток, високо напрежение и високо-честотно превключване, а традиционните форми на опаковане (като DO-41, TO-220) вече не могат да отговорят на изискванията. В момента индустрията ускорява еволюцията си в следните посоки:

Компактно опаковане: DFN (дву-странно плоско без щифтове), SODFL (малък диод) и други форми на опаковане се превърнаха в предпочитания избор за оформление на печатни платки с висока-плътност поради малкия им размер и ниските паразитни параметри. Например, пакетираните диоди DFN могат да намалят размера на устройството до 1/5 от традиционните продукти, като същевременно подобряват ефективността на разсейване на топлината.
Опаковка с високо разсейване на топлината: За модули за зареждане с висока{0}}мощност компаниите подобряват топлопроводимостта на диодите, като използват материали като медни субстрати и керамични опаковки. Например, керамично капсулиран SiC диод, разработен от определено предприятие, може да намали повишаването на температурата с 40 градуса и да подобри ефективността на системата с 2% в сравнение с традиционните базирани на силиций -устройства в сценарий за ултра бързо зареждане от 350kW.
Интегриран дизайн: интегрирайте множество диодни единици в един модул или ги пакетирайте заедно с MOSFET и задвижваща верига, за да образувате комплекс от захранващи устройства (като IPM модул), който може да опрости дизайна на веригата, да намали паразитната индуктивност и да подобри надеждността на системата.
3, Разширяване на сценария на приложението: от модул за зареждане до пълна защита на веригата
С надграждането на технологията на зарядните станции, сценариите на приложение на диодите се разширяват от традиционните модули за зареждане до цялата верига, обхващайки множество аспекти като управление на захранването, електромагнитна съвместимост (EMC) и защита на безопасността

Управление на захранването: В схемите PFC (коригиране на фактора на мощността) диодите с бързо възстановяване, комбинирани с SiC MOSFET, могат да постигнат висока-ефективност и ниско хармонично преобразуване на енергия, отговаряйки на изискванията на стандарта IEC 61000-3-2.
Електромагнитна съвместимост: диодите TVS (потискане на преходно напрежение) с тяхната наносекундна скорост на реакция могат ефективно да потискат пиковите напрежения, генерирани, когато станциите за зареждане са свързани към превозни средства, като предпазват веригата надолу по веригата от повреда. Например, 5kW TVS диод, разработен от определено предприятие, има точност на напрежението на затягане от ± 5% и увеличен капацитет за поглъщане на пренапрежения от 10kA.
Защита за безопасност: В интерфейса на пистолета за зареждане диодната матрица може да формира вериги за защита срещу обратно и пренапрежение/свръхток, за да предотврати повреда на оборудването, причинена от неправилна работа. Например, системата за зареждане на определен модел автомобил използва двупосочни TVS диоди, за да ограничи обратното напрежение в рамките на безопасен диапазон, избягвайки риска от презареждане на батерията.