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

1, Tehnološka iteracija: Nadogradnja sa tradicionalnih silikonskih-baziranih na poluprovodnike sa širokim pojasom
Tradicionalne diode na bazi silikona{0}} dugo su dominirale tržištem punjača zbog svoje niske cijene i zrele tehnologije. Međutim, s razvojem novih energetskih vozila prema visokom naponu i velikoj snazi, usko grlo u performansama silikonskih{2}}dioda postaje sve istaknutije. Na primjer, u visokonaponskom-naponskom scenariju brzog punjenja od 800V, veliki gubitak povratnog povrata i niska frekvencija uključivanja silicijumskih-dioda dovode do smanjenja efikasnosti sistema, dok problemi sa stabilnošću u okruženjima sa visokim{7}}temperaturama također ograničavaju njihovu primjenu.

Porast poluprovodničkih materijala sa širokim pojasnim razmakom kao što su silicijum karbid (SiC) i galijum nitrid (GaN) pružio je novi pravac za nadogradnju tehnologije dioda. Uzimajući SiC Schottky diode kao primjer, one imaju sljedeće prednosti:

Nizak otpor: kritična jačina polja proboja SiC materijala je 10 puta veća od silicijuma, čime se može postići tanji sloj drifta, čime se smanjuje otpornost i gubitak energije.
Preklopne karakteristike visoke frekvencije: Vrijeme povratnog oporavka (t_rr) SiC dioda je blizu nule, značajno povećavajući frekvenciju prebacivanja i prilagođavajući se zahtjevima visokofrekventnih modula za punjenje.
Otpornost na visoke temperature: SiC uređaji mogu stabilno raditi u okruženjima iznad 200 stepeni, smanjujući složenost dizajna odvođenja toplote i poboljšavajući pouzdanost sistema.
Prema predviđanjima institucija za istraživanje tržišta, globalna veličina tržišta SiC dioda će premašiti 3 milijarde američkih dolara do 2026. godine, sa složenom godišnjom stopom rasta od 15%, od čega će polje punjenja činiti više od 30%. Domaća preduzeća kao što su Silanwei i Yangjie Technology postigla su masovnu proizvodnju SiC Schottky dioda i postepeno uvela scenarije-sa dodanom vrijednošću kao što su punjenja i OBC (ugrađeni-punjači).

2, Inovacija materijala: Kolaborativna optimizacija tehnologije pakovanja i dizajna odvođenja toplote
Poboljšanje performansi dioda ne oslanja se samo na inovacije materijala, već zahtijeva i zajedničku optimizaciju tehnologije pakiranja i dizajna odvođenja topline. U primjeni stanica za punjenje, diode moraju izdržati teške uslove kao što su velika struja, visoki napon i visoko-prekidanje, a tradicionalni oblici pakovanja (kao što su DO-41, TO-220) više nisu u stanju da ispune zahtjeve. Trenutno, industrija ubrzava svoju evoluciju prema sljedećim pravcima:

Kompaktno pakovanje: DFN (dvostrano-ravno bez pinova), SODFL (small patch diode) i drugi oblici pakovanja postali su preferirani izbor za PCB rasporede visoke{1}}gustine zbog svoje male veličine i niskih parametara parazita. Na primjer, diode u paketu DFN mogu smanjiti veličinu uređaja na 1/5 tradicionalnih proizvoda uz poboljšanje efikasnosti odvođenja topline.
Ambalaža sa visokim odvodom toplote: Za module punjenja velike{0}}e snage, kompanije poboljšavaju toplotnu provodljivost dioda korišćenjem materijala kao što su bakrene podloge i keramička ambalaža. Na primjer, keramička inkapsulirana SiC dioda koju je razvilo određeno preduzeće može smanjiti porast temperature za 40 stepeni i poboljšati efikasnost sistema za 2% u poređenju sa tradicionalnim uređajima na bazi silikona{4}}u scenariju ultra brzog punjenja od 350 kW.
Integrirani dizajn: integrirajte više diodnih jedinica u jedan modul ili ih pakirajte zajedno s MOSFET-om i pogonskim krugom kako biste formirali kompleks energetskih uređaja (kao što je IPM modul), koji može pojednostaviti dizajn kola, smanjiti parazitsku induktivnost i poboljšati pouzdanost sistema.
3, Proširenje scenarija aplikacije: od modula za punjenje do pune zaštite lanca
Uz nadogradnju tehnologije stanica za punjenje, scenariji primjene dioda protežu se od tradicionalnih modula za punjenje do cijelog lanca, pokrivajući više aspekata kao što su upravljanje napajanjem, elektromagnetska kompatibilnost (EMC) i sigurnosna zaštita

Upravljanje napajanjem: U krugovima PFC (korekcija faktora snage), diode za brzi oporavak u kombinaciji sa SiC MOSFET-ovima mogu postići visoku{0}}efikasnost i nisku harmonijsku konverziju energije, ispunjavajući zahtjeve standarda IEC 61000-3-2.
Elektromagnetska kompatibilnost: TVS (prilazno suzbijanje napona) diode, sa svojom brzinom odziva od nanosekunde, mogu efikasno potisnuti prenapone koji nastaju kada su stanice za punjenje povezane na vozila, štiteći nizvodno kolo od oštećenja. Na primjer, TVS dioda od 5kW koju je razvilo određeno preduzeće ima tačnost napona stezanja od ±5% i povećan kapacitet apsorpcije prenapona od 10kA.
Sigurnosna zaštita: Na interfejsu pištolja za punjenje, niz dioda može formirati kola za zaštitu od preokretanja i prenapona/prenaponske struje kako bi se spriječilo oštećenje opreme uzrokovano pogrešnim radom. Na primjer, sistem za punjenje određenog modela automobila koristi dvosmjerne TVS diode da bi stegao obrnuti napon unutar sigurnog raspona, izbjegavajući rizik od prepunjavanja baterije.