【新】新型大功率模块助你在日益火爆的充电桩抢占先机

2016-05-16 世强

新能源汽车随着相关技术的日趋成熟而越来越受欢迎,同时其清洁环保的特点已经越来越受到大众的喜爱。只是受制于动力系统(电池等)的限制,新能源汽车的续航与动力舱的体积一直为人诟病。由此可见,新能源汽车优势非常明显,但弱点也比较突出,因此如何才能充分利用这种新技术,使之不鸡肋呢?增加配套基础设施(像燃料动力车一样,增加“加油站”即充电桩/充电机)毫无疑问成为推动电动车发展的最强助力。这个配套基础设施的潜力有多大?可以这么说,有路的地方就有机会!由此,我们可以看到大量的企业信心满满地杀入这个市场。

 

那么问题来了,充电桩/充电机与现在沸沸扬扬的互联网+不同,相关的企业是需要拿出具体的产品出来的。因此很多对这个市场跃跃欲试的企业会面临一个严峻的问题,如何才能更快地推出相关的产品以加入到市场的角逐中去呢?我们都知道,充电桩其实就可以理解成一个大的电源,它实现了交流工电到直流高压的变换。其中,除了软核之外,最为核心的就是功率器件了。功率器件无外乎两个选择,一个是用单管,一个是用模块;使用单管,或许成本会略微降低,但是散热,布板等都需要特别留意,在大电流的应用场合尤甚,此时功率模块当仁不让地成为最优的选择。

 

让我们再把眼光投向充电桩本身,让我们抽象出整个产品的拓扑。由于小功率桩与早期通讯电源的类似性,很多客户直接会用8kw左右的通讯电源做成模块,最后组成更大功率段的桩。这种电源由于功率数相对还是比较大的,同时为了提高其电能利用率,降低对电网系统的干扰,一般他们都会采用三相Vienna整流/PFC环节。


 

 

交流输入之后使用的是典型的三相Vienna PFC整流结构,经过可控整流之后,电压可能会升到>750V左右,然后再通过DC-DC单元提供可控的电压和电流输出。由于其应用的特殊性,现在较为常见的有LLC谐振结构。早期由于MOS具有较好的关断特性,因此尤其适合ZVS技术相关的结构中,而早期的IGBT由于工艺限制等,开关频率也做不到很高(导通损耗与开关损耗等),因此之前的LLC大多是用CoolMOS来做。现在infineon新推出了H5代功率管,则能够适合高频开关的需求:


 


我们都知道,IGBT相对MOS输出电容更小,开通损耗会更小,在一定占空比的情况下会更为有利,CoolMOS尽管也可以做到较小的开通损耗,但是成本相对会增加很多。


VINCOTECH则充分利用了H5的高开关频率的特性,为充电桩的DC-DC部分专门定制了一款由H5模块构成的全桥电路,非常适合于充电桩的DC-DC输出部分。同时,vincotech也充分利用其在功率电子市场的雄厚技术与经验积累,为客户带来了杂散电感更低,更容易设计的功率模块。


如下图所示,Vincotech推出了10-FY074PA100SM-L583F08产品,该产品是一款适于高效H桥拓扑的模块,该模块高度为12mm,采用的是射极开路的形式,设计更为灵活。此外,该产品还贴心地为客户集成了电容器和热偶。内部器件如上所述,选用的是Infineon的高速H5 IGBT与超快二极管的组合,同时考虑到该产品的电流数较大,vincotech还是沿用了其擅长的低杂散电感的设计特长,让模块相关的杂散电感整体降低了一个档次,大大减少了用户工程师的设计与调试时间。



该产品内部选用的IGBT H5的额定电压为650V,持续工作电流(极限结温,散热器温度高达80摄氏度的极限温度下)能够保持在79A,而其可重复的通过峰值电流能力则能够达到300A;反并联二极管则能够重复耐受650V高压,长时间的通流能力为52A,可重复的峰值通流能力也达到了120A。考虑到输出电压有可能会超过650V,因此我们可以通过模块的串接,非常方便就能实现高压快速H桥LLC电路(或是其它形式)。目前,世强支持Vincotech 全线产品供货。


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