Hva er trenden med diodebruk i nye ladestasjoner for energibiler?

1, teknologisk iterasjon: oppgradering fra tradisjonelle silisium-baserte til halvledere med brede båndgap
Tradisjonelle silisium-baserte dioder har lenge dominert markedet for ladehauger på grunn av lave kostnader og moden teknologi. Men med utviklingen av nye energikjøretøyer mot høy spenning og høy effekt, blir ytelsesflaskehalsen til silisium-baserte dioder stadig mer fremtredende. For eksempel, i 800V høyspennings-hurtigladingsscenariet, fører det høye reverserte gjenopprettingstapet og den lave svitsjefrekvensen til silisium-baserte dioder til en reduksjon i systemeffektivitet, mens stabilitetsproblemer i miljøer med høye-temperaturer også begrenser deres anvendelse.

Fremveksten av halvledermaterialer med brede båndgap som silisiumkarbid (SiC) og galliumnitrid (GaN) har gitt en ny retning for oppgradering av diodeteknologi. Med SiC Schottky-dioder som et eksempel, har de følgende fordeler:

Lav motstand: Den kritiske nedbrytningsfeltstyrken til SiC-materiale er 10 ganger den for silisium, som kan oppnå et tynnere driftlag, og dermed redusere motstand og energitap.
Høyfrekvente svitsjegenskaper: Reverseringstiden (t_rr) for SiC-dioder er nær null, noe som øker svitsjefrekvensen betydelig og tilpasser seg kravene til høyfrekvente lademoduler.
Høy temperaturmotstand: SiC-enheter kan fungere stabilt i miljøer over 200 grader, noe som reduserer kompleksiteten til varmeavledningsdesign og forbedrer systemets pålitelighet.
I følge markedsundersøkelsesinstitusjoners spådommer vil den globale markedsstørrelsen for SiC-dioder overstige 3 milliarder amerikanske dollar innen 2026, med en sammensatt årlig vekstrate på 15 %, hvorav ladehaugfeltet vil utgjøre mer enn 30 %. Innenlandske bedrifter som Silanwei og Yangjie Technology har oppnådd masseproduksjon av SiC Schottky-dioder og gradvis introdusert scenarier med høy verdi-som ladehauger og OBC (-ombordladere).

2, Materialinnovasjon: Samarbeidsoptimalisering av emballasjeteknologi og varmeavledningsdesign
Forbedringen av diodeytelsen er ikke bare avhengig av materialinnovasjon, men krever også samarbeidsoptimalisering av emballasjeteknologi og varmeavledningsdesign. Når det gjelder bruk av ladestasjoner, må dioder tåle tøffe forhold som høy strøm, høy spenning og høy-svitsjing, og tradisjonelle emballasjeformer (som DO-41, TO-220) er ikke lenger i stand til å oppfylle kravene. For tiden akselererer industrien sin utvikling mot følgende retninger:

Kompakt emballasje: DFN (dobbelt-sidet flat uten pinner), SODFL (small patch diode) og andre emballasjeformer har blitt det foretrukne valget for PCB-oppsett med høy-tetthet på grunn av deres lille størrelse og lave parasittiske parametere. For eksempel kan DFN-pakkede dioder redusere enhetsstørrelsen til 1/5 av tradisjonelle produkter og samtidig forbedre varmeavledningseffektiviteten.
Emballasje med høy varmeavledning: For lademoduler med høy-effekt forbedrer bedrifter den termiske ledningsevnen til dioder ved å bruke materialer som kobbersubstrater og keramisk emballasje. For eksempel kan en keramisk innkapslet SiC-diode utviklet av en bestemt bedrift redusere temperaturøkningen med 40 grader og forbedre systemeffektiviteten med 2 % sammenlignet med tradisjonelle silisium-baserte enheter i et 350 kW ultrarask ladescenario.
Integrert design: integrer flere diodeenheter i en enkelt modul, eller pakk dem sammen med MOSFET og drivkrets for å danne et kraftenhetskompleks (som IPM-modul), som kan forenkle kretsdesign, redusere parasittisk induktans og forbedre systemets pålitelighet.
3, Utvidelse av applikasjonsscenario: fra lademodul til full kjedebeskyttelse
Med oppgraderingen av ladestasjonsteknologien strekker applikasjonsscenarioene til dioder seg fra tradisjonelle lademoduler til hele kjeden, og dekker flere aspekter som strømstyring, elektromagnetisk kompatibilitet (EMC) og sikkerhetsbeskyttelse

Strømstyring: I PFC-kretser (Power Factor Correction) kan hurtiggjenopprettingsdioder kombinert med SiC MOSFET-er oppnå høy-effektivitet og lav harmonisk energikonvertering, og oppfylle kravene i IEC 61000-3-2-standarden.
Elektromagnetisk kompatibilitet: TVS (transient voltage suppression) dioder, med deres nanosekunders responshastighet, kan effektivt undertrykke overspenninger som genereres når ladestasjoner er koblet til kjøretøy, og beskytter nedstrømskretsen mot skade. For eksempel har en 5kW TVS-diode utviklet av en bestemt bedrift en klemspenningsnøyaktighet på ± 5% og en økt overspenningsabsorpsjonskapasitet på 10kA.
Sikkerhetsbeskyttelse: Ved ladepistolgrensesnittet kan diodegruppen danne anti-revers og overspennings-/overstrømbeskyttelseskretser for å forhindre skade på utstyr forårsaket av feilbetjening. For eksempel bruker ladesystemet til en viss bilmodell toveis TVS-dioder for å klemme reversspenningen innenfor et trygt område, og unngår risikoen for overlading av batteripakken.