近日，由國家半導(dǎo)體照明工程研發(fā)及產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（CSA）與第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟（CASA）主辦，南方科技大學(xué)微電子學(xué)院與北京麥肯橋新材料生產(chǎn)力促進(jìn)中心有限公司共同承辦的第十七屆中國國際半導(dǎo)體照明論壇（SSLCHINA 2020）暨2020國際第三代半導(dǎo)體論壇（IFWS 2020）在深圳會展中心召開。

期間，由廣東芯聚能半導(dǎo)體有限公司、英諾賽科(珠海)科技有限公司、中電化合物半導(dǎo)體有限公司共同協(xié)辦的“新一代電源及充電應(yīng)用峰會”上，許繼電氣股份有限公司陳天錦分享了碳化硅器件在高性能充電系統(tǒng)中的應(yīng)用。
 

降低電動汽車運行損耗，提高其經(jīng)濟(jì)性，是推動電動汽車發(fā)展的關(guān)鍵因素之一。充電設(shè)施的建設(shè)應(yīng)優(yōu)先考慮電能轉(zhuǎn)換效率高、成本低的設(shè)備。目前充電站平均效率85-90%，直接影響了用戶充電成本和投資收益，制約了產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

充電模塊是充電樁的“心臟”，充電模塊的性能不僅直接影響充電樁整體性能，同樣也關(guān)聯(lián)著充電安全問題；充電模塊占整個充電樁整機(jī)成本的1/3以上，也是充電樁的關(guān)鍵技術(shù)核心之一。目前還存在效率低、噪音大、故障率高、接口不兼容等問題。

雙向充放電功率模塊生產(chǎn)廠家較少，還存在成本高、效率低、體積大等問題，產(chǎn)品成熟度相對較低，亟需開展高性能充放電模塊研制，支撐V2G產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。
 

無線充電可實現(xiàn)電動車全自動充電，顯著提升充電的便捷性，滿足未來自動駕駛汽車和共享汽車的自動充電需求。需解決效率低、電磁環(huán)境安全、互操作性差、標(biāo)準(zhǔn)缺乏等問題。面向市場需求，亟待研發(fā)高性能無線充電系統(tǒng)。

SiC器件具有高禁帶寬度、擊穿場強(qiáng)、熱導(dǎo)率、電子漂移速度等材料特性，具有高擊穿電壓、開關(guān)頻率、工作溫度、功率密度等器件優(yōu)勢。
 

SiC器件應(yīng)用成效來看，20kW全碳化硅充電模塊的前級AC/DC采用三相PWM整流電路，1200V/40mΩ器件并聯(lián)，開關(guān)頻率35kHz，后級DC/DC采用兩電平交錯并聯(lián)LLC電路，開關(guān)頻率120kHz~300kHz，峰值效率97.3%，滿載效率96.7%。

20kW全碳化硅充放電模塊的前級AC/DC采用三相PWM整流電路，后級DC/DC采用兩電平交錯并聯(lián)雙有源全橋雙向LLC電路，設(shè)計滿載效率大于96%；采用低轉(zhuǎn)速風(fēng)機(jī)，結(jié)合風(fēng)機(jī)調(diào)速，滿足白天低于55dB，夜晚低于45dB。
 

報告指出，SiC和Si功率器件在充電領(lǐng)域具各優(yōu)勢，市場接受程度取決于SiC/Si器件的性價比；國產(chǎn)SiC器件的可靠性已滿足高性能充電模塊的應(yīng)用要求，SiC二極管已經(jīng)量產(chǎn)，SiC MOSFET有望2021年量產(chǎn)；SiC器件在V2G模塊、無線充電領(lǐng)域等高端電源領(lǐng)域的應(yīng)用，隨著V2G樁、無線充電的產(chǎn)業(yè)化有望大量應(yīng)用；2025年將會是一個SiC功率器件的爆發(fā)點，6寸襯底高度成熟，工藝制造水平達(dá)到了一定高度，SiC晶圓價格也降到市場能夠完全接納的地步。
 

 

（內(nèi)容根據(jù)現(xiàn)場資料整理，如有出入敬請諒解）