上海貝嶺車載逆變電源功率器件解決方案

　　一、 引言

　　作為一種電源轉(zhuǎn)換器,車載逆變電源能夠?qū)δ茈姵刂绷麟娹D(zhuǎn)換為220V的交流電,給筆記本電腦、數(shù)碼相機、無人機等設(shè)備提供電能.其輸出波形包括修正弦波和純正弦波兩種類型,修正弦波車載逆變電源價格便宜,但輸出波形質(zhì)量較差,適用于小功率用電設(shè)備;純正弦波車載逆變電源可提供高質(zhì)量交流電,適用于大部分用電設(shè)備,工作穩(wěn)定,但價格較貴.逆變輸出波形如圖1所示:

　　車載逆變電源適配于多類型負(fù)載,直流電池的輸入電壓范圍覆蓋12V——72V,功率等級包括100W至數(shù)千瓦.多采用兩級電路結(jié)構(gòu),前級DC/DC變換器對直流電池電壓進(jìn)行升壓,后級DC/AC逆變器實現(xiàn)逆變交流輸出.典型產(chǎn)品及電路結(jié)構(gòu)如圖2所示:

　　二、      車載逆變電源典型拓?fù)浼肮ぷ髟?/strong>

　　在車載逆變電源中,前級DC/DC變換器一般選用推挽電路實現(xiàn)直流升壓,后級DC/AC變換器通常使用全橋電路實現(xiàn)逆變輸出.整體控制框圖如圖3所示,典型波形如圖4所示:

　　DC/DC變換器:通常采用隔離型DC/DC變換器,由變壓器初級升壓電路和變壓器次級整流電路組成,能有效提升電路增益,實現(xiàn)高升壓比.

　　變壓器初級升壓電路:主要功能是將直流電池輸出的低壓直流電轉(zhuǎn)換為高頻交流電.推挽電路結(jié)構(gòu)簡單,所用的功率開關(guān)管數(shù)量僅為全橋電路的一半,適用于低電壓大電流的應(yīng)用場合,故在車載逆變電源中得到了廣泛的應(yīng)用,拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖5(a)所示.

　　變壓器次級整流電路:主要功能是將高頻變壓器次級輸出的交流電轉(zhuǎn)換為高壓直流電,通常采用全橋整流電路,如圖5(b)所示.

　　DC/AC變換器:主要功能是將高壓直流母線電壓轉(zhuǎn)換為220V/50Hz的單相交流電,通常采用H橋逆變電路,方案成熟,性能較好,拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖6所示:

　　三、上海貝嶺車載逆變電源功率器件解決方案

　　基于多年的技術(shù)沉淀與積累,上海貝嶺已開發(fā)出系列高性能、高可靠性的功率開關(guān)器件.同時,聚焦市場的主流應(yīng)用,推動器件研發(fā)與市場應(yīng)用協(xié)同發(fā)展,為客戶提供更加專業(yè)、高效的功率器件解決方案.

　　針對車載逆變電源應(yīng)用領(lǐng)域,基于對該應(yīng)用需求的深度理解,現(xiàn)已推出完整的功率器件方案,包括SGT MOSFET和IGBT等系列產(chǎn)品.具備易于驅(qū)動、通態(tài)損耗低、熱穩(wěn)定性好等優(yōu)勢.在眾多主流客戶中得到廣泛應(yīng)用及好評.

　　3.1 更具競爭力的產(chǎn)品特點

　　SGT MOSFET

　　IGBT

　　低通態(tài)電阻RDS(on)

　　低導(dǎo)通壓降VCE(sat)

　　高Vth一致性

　　低Eon和Eoff

　　極低的QG

　　強短路能力

　　3.2 系統(tǒng)應(yīng)用優(yōu)勢

　　推挽升壓電路:SGT MOSFET應(yīng)用于推挽升壓電路中,低通態(tài)電阻RDS(on) 可以顯著降低器件的通態(tài)損耗,使得相同功率應(yīng)用下器件的溫升更低,或同樣的散熱設(shè)計中,可流過更高電流,更好發(fā)揮系統(tǒng)的應(yīng)用性能.更高的閾值電壓一致性,利于在推挽升壓電路中實現(xiàn)多顆器件并聯(lián),實現(xiàn)更高功率輸出的同時降低器件成本.同時更低的QG有利于降低對柵極驅(qū)動的功率要求,使得驅(qū)動更加容易.

　　全橋逆變電路:針對車載逆變電源應(yīng)用,當(dāng)出現(xiàn)負(fù)載側(cè)短路時,IGBT強短路能力可以實現(xiàn)更加安全可靠的保護(hù).低導(dǎo)通壓降VCE(sat)可有效改善系統(tǒng)的通態(tài)損耗,低Eon和Eoff能降低開關(guān)損耗,這些參數(shù)對于提升系統(tǒng)效率至關(guān)重要.

　　3.3 全面的功率器件解決方案

　　針對車載逆變電源應(yīng)用領(lǐng)域,貝嶺具備完整的功率器件選型和解決方案,SGT-MOSFET系列產(chǎn)品可應(yīng)用于低壓大電流的推挽電路,IGBT系列產(chǎn)品適用于高效的全橋逆變電路,覆蓋寬范圍的電壓、電流等級和多種封裝形式,滿足不同功率等級的車載逆變電源應(yīng)用需求.產(chǎn)品的具體型號的及參數(shù)如表1、表2所示.

表1  車載逆變電源SGT MOSFET選型方案