Kakav je trend korištenja dioda u stanicama za punjenje novih energetskih vozila?

1, Tehnološka iteracija: Nadogradnja s tradicionalnih-temeljenih na silicij na poluvodiče sa širokim pojasnim razmakom
Tradicionalne diode na bazi-silicija dugo su dominirale tržištem punjača zbog niske cijene i razvijene tehnologije. Međutim, s razvojem novih energetskih vozila prema visokom naponu i velikoj snazi, usko grlo performansi dioda na bazi silicija-postaje sve istaknutije. Na primjer, u scenariju brzog punjenja visokog-napona od 800 V, veliki povratni gubitak povrata i niska frekvencija prebacivanja dioda na bazi-silicija dovode do smanjenja učinkovitosti sustava, dok problemi stabilnosti u okruženjima visoke-temperature također ograničavaju njihovu primjenu.

Porast širokopojasnih poluvodičkih materijala kao što su silicijev karbid (SiC) i galijev nitrid (GaN) omogućio je novi smjer za nadogradnju tehnologije dioda. Uzimajući SiC Schottky diode kao primjer, one imaju sljedeće prednosti:

Niska otpornost: Kritična jakost probojnog polja SiC materijala je 10 puta veća od silicija, čime se može postići tanji pomačni sloj, čime se smanjuje otpornost i gubitak energije.
Karakteristike prebacivanja visoke frekvencije: Obrnuto vrijeme oporavka (t_rr) SiC dioda je blizu nule, značajno povećavajući frekvenciju prebacivanja i prilagođavajući se zahtjevima visoko-frekventnih modula punjenja.
Otpornost na visoke temperature: SiC uređaji mogu raditi stabilno u okruženjima iznad 200 stupnjeva, smanjujući složenost dizajna rasipanja topline i poboljšavajući pouzdanost sustava.
Prema predviđanjima institucija za istraživanje tržišta, veličina globalnog tržišta SiC dioda premašit će 3 milijarde američkih dolara do 2026. godine, sa ukupnom godišnjom stopom rasta od 15%, od čega će više od 30% otpadati na polje gomile za punjenje. Domaća poduzeća kao što su Silanwei i Yangjie Technology postigla su masovnu proizvodnju SiC Schottky dioda i postupno uvela scenarije visoke-dodane vrijednosti kao što su gomile za punjenje i OBC (-onboard punjači).

2, Inovacija materijala: Zajednička optimizacija tehnologije pakiranja i dizajna rasipanja topline
Poboljšanje performansi diode ne oslanja se samo na inovaciju materijala, već zahtijeva i zajedničko optimiziranje tehnologije pakiranja i dizajna rasipanja topline. U primjeni stanica za punjenje, diode moraju izdržati teške uvjete kao što su visoka struja, visoki napon i visoko-frekventno prebacivanje, a tradicionalni oblici pakiranja (kao što su DO-41, TO-220) više ne mogu ispuniti zahtjeve. Trenutno se industrija ubrzava u sljedećim smjerovima:

Kompaktno pakiranje: DFN (dvostrano ravno bez pinova), SODFL (mala dioda) i drugi oblici pakiranja postali su preferirani izbor za -izgled PCB ploča visoke gustoće zbog njihove male veličine i niskih parazitskih parametara. Na primjer, DFN pakirane diode mogu smanjiti veličinu uređaja na 1/5 tradicionalnih proizvoda, dok istovremeno poboljšavaju učinkovitost rasipanja topline.
Pakiranje s visokom disipacijom topline: za module za punjenje velike-snage, tvrtke poboljšavaju toplinsku vodljivost dioda upotrebom materijala kao što su bakrene podloge i keramičko pakiranje. Na primjer, keramička inkapsulirana SiC dioda koju je razvilo određeno poduzeće može smanjiti porast temperature za 40 stupnjeva i poboljšati učinkovitost sustava za 2% u usporedbi s tradicionalnim uređajima temeljenim na siliciju-u scenariju ultra brzog punjenja od 350kW.
Integrirani dizajn: integrirajte više diodnih jedinica u jedan modul ili ih spakirajte zajedno s MOSFET-om i pogonskim krugom kako biste formirali kompleks uređaja za napajanje (kao što je IPM modul), koji može pojednostaviti dizajn kruga, smanjiti parazitsku induktivnost i poboljšati pouzdanost sustava.
3, Proširenje scenarija primjene: od modula za punjenje do zaštite punog lanca
S nadogradnjom tehnologije stanica za punjenje, scenariji primjene dioda proširuju se od tradicionalnih modula za punjenje na cijeli lanac, pokrivajući višestruke aspekte kao što su upravljanje napajanjem, elektromagnetska kompatibilnost (EMC) i sigurnosna zaštita

Upravljanje napajanjem: u PFC (Power Factor Correction) krugovima, diode za brzi oporavak u kombinaciji sa SiC MOSFET-ovima mogu postići visoku-učinkovitost i nisku harmonijsku pretvorbu energije, ispunjavajući zahtjeve standarda IEC 61000-3-2.
Elektromagnetska kompatibilnost: TVS (prigušivanje prijelaznog napona) diode, sa svojom nanosekundnom brzinom odziva, mogu učinkovito potisnuti udarne napone koji se generiraju kada su stanice za punjenje spojene na vozila, štiteći nizvodni krug od oštećenja. Na primjer, TVS dioda od 5kW koju je razvilo određeno poduzeće ima točnost steznog napona od ± 5% i povećani kapacitet apsorpcije prenapona od 10kA.
Sigurnosna zaštita: Na sučelju pištolja za punjenje, niz dioda može formirati krugove zaštite od preokreta i prenapona/prekomjerne struje kako bi se spriječilo oštećenje opreme uzrokovano pogrešnim radom. Na primjer, sustav punjenja određenog modela automobila koristi dvosmjerne TVS diode za ograničavanje obrnutog napona unutar sigurnog raspona, izbjegavajući rizik od prepunjavanja baterije.