Micropower 充電機采用 SiC碳化硅技術(shù)

今年二月份,，位于瑞典韋克舍的Micropower集團開始全面在電動叉車配套的電池充電機開關(guān)橋上使用碳化硅晶體管技術(shù)。時至今日,，公司不但沒有后悔當時的決定,，反而在碳化硅技術(shù)上加快了步伐。

“兩年前,，我們收到了最后一批用于叉車充電機開關(guān)橋上的硅片MOSFET,。然后我們決定做一項很大的投資 - 升級采用碳化硅,?！盡icropower研發(fā)部項目經(jīng)理Magnus Pihl介紹到。

實際上,，Micropower本來準備再過2-3年才轉(zhuǎn)用碳化硅。但是公司放棄中期發(fā)展的計劃,，而把2016年整年專門用于研發(fā)樣機,、測試和評估SiC技術(shù)。
“我們在室外的集裝箱中做了很多嚴格的現(xiàn)場測試,，以確認是否會發(fā)生燃燒事故,，但在我們使用的晶體管上沒有發(fā)生一起。因此我們得出結(jié)論是碳化硅非常出色,，以后我們應(yīng)該不會再用硅片的IGBT或MOSFET來做橋了,?！?br /> 位于韋克舍的Micropower開發(fā)和生產(chǎn)三相的3kW或更大功率的大型電池充電設(shè)備。他們將主電源的電壓變壓到合適電池充電電壓,，通常是48V,，今后也會有適用于電動汽車的400V。
因為是三相的,，所以所使用的晶體管需要承受1kV的高壓,。兩年前當Micropower在尋找合適的SiC器件時，它的樣品非常少,。
我們做了一個臨時的決定,，找到了 United Silicon Carbide 公司，他們提供客戶定制方案,，這個決定幫助我們盡快投入生產(chǎn)，至今運行良好,。
在常規(guī)的TO247封裝中,，SiC(碳化硅)常開型JFET與硅片低壓MOSFET串聯(lián)。硅晶體管可靠地控制和關(guān)斷SiC晶體管,，對于用戶來說,，整體功能如同MOSFET。
“當我們在使用硅片MOSFET時,，沒有高于1000V電壓的,，但是現(xiàn)在我們可以承受1200V的電壓，所以這種解決方案對付雷電和網(wǎng)絡(luò)過高電壓情況的穩(wěn)定性要好得多,。
只是一個組件的升級,，效率就可以提升一個百分點。之前,，開關(guān)橋是叉車充電機中損耗最多的部分,，而現(xiàn)在不是了，損耗會更多來自其他部分,?！盡agnus Pihl介紹到。
在未來,，Micropower也會評估1200 V高壓 下 SiC MOSFET的使用情況,，因為許多半導(dǎo)體制造商現(xiàn)在可以提供大量的產(chǎn)品。
目前,，整個產(chǎn)品線中只有10kW充電機已經(jīng)采用了SiC（碳化硅）技術(shù),，可用于400V和480V（美制）電源的鉛酸和鋰電池充電機。不過公司計劃在所有產(chǎn)品上采用SiC技術(shù)。
第一步,，公司會對現(xiàn)有產(chǎn)品進行器件升級,。開發(fā)者唯一必須做的是在控制電路部分改變門極電阻和溫度極限，因為損耗減少了,。

Sharp100是一臺10kW的三相充電機

圖片是沒有外殼的充電機,。

關(guān)于SiC高昂的價格會否影響業(yè)務(wù)發(fā)展，Magnus Pihl回答到：“我們已經(jīng)做了一個新的充電機的案例研究,，結(jié)論是合理的,。額外增加的SiC成本卻可以帶來更小的冷卻法蘭和更小的變壓器。
同時,，更高效率,、更大功率的充電機將在明年年初發(fā)布，年后我們重新推出13kW的充電機,。除了一些磁性元器件之外,，產(chǎn)品中的其他部分都是一樣的。
由于叉車制造商計劃將鉛酸電池轉(zhuǎn)換成鋰電池,，因此對于大功率充電機的需求也會得到增長。鉛酸電池受鉛板內(nèi)阻的限制不能進行快充,，但鋰電池可以進行快充,，所以充電機就需要更大功率。
下一步會使用可擴展模塊來達到更大功率,，甚至到50kW,。在未來，這種方案可以給電動汽車充電,。
很多年以來,，叉車在電動車輛領(lǐng)域處于技術(shù)領(lǐng)先地位，但他們也即將成為電動車輛的一份子,，所以我們的目標是現(xiàn)在你也可以購買電動汽車的充電機了,。
在叉車領(lǐng)域，Micropower也注意到六七年間一個很大的飛躍,，從今天的48V電池系統(tǒng)到400V電動汽車電池系統(tǒng),。
所以，我們已經(jīng)開始用400V輸出電壓進行充電,，并將SiC二極管應(yīng)用在變壓器后端的輸出整流器上,。