上海貝嶺車載逆變電源功率器件解決方案

　　一、 引言

　　作為一種電源轉換器,車載逆變電源能夠將儲能電池直流電轉換為220V的交流電,給筆記本電腦、數碼相機、無人機等設備提供電能.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,但輸出波形質量較差,適用于小功率用電設備;純正弦波車載逆變電源可提供高質量交流電,適用于大部分用電設備,工作穩定,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至數千瓦.多采用兩級電路結構,前級DC/DC變換器對直流電池電壓進行升壓,后級DC/AC逆變器實現逆變交流輸出.典型產品及電路結構如圖2所示:

　　二、      車載逆變電源典型拓撲及工作原理

　　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直流升壓,后級DC/AC變換器通常使用全橋電路實現逆變輸出.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換為高頻交流電.推挽電路結構簡單,所用的功率開關管數量僅為全橋電路的一半,適用于低電壓大電流的應用場合,故在車載逆變電源中得到了廣泛的應用,拓撲結構如圖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,拓撲結構如圖6所示:

　　三、上海貝嶺車載逆變電源功率器件解決方案

　　基于多年的技術沉淀與積累,上海貝嶺已開發出系列高性能、高可靠性的功率開關器件.同時,聚焦市場的主流應用,推動器件研發與市場應用協同發展,為客戶提供更加專業、高效的功率器件解決方案.

　　針對車載逆變電源應用領域,基于對該應用需求的深度理解,現已推出完整的功率器件方案,包括SGT MOSFET和IGBT等系列產品.具備易于驅動、通態損耗低、熱穩定性好等優勢.在眾多主流客戶中得到廣泛應用及好評.

　　3.1 更具競爭力的產品特點

　　SGT MOSFET

　　IGBT

　　低通態電阻RDS(on)

　　低導通壓降VCE(sat)

　　高Vth一致性

　　低Eon和Eoff

　　極低的QG

　　強短路能力

　　3.2 系統應用優勢

　　推挽升壓電路:SGT MOSFET應用于推挽升壓電路中,低通態電阻RDS(on) 可以顯著降低器件的通態損耗,使得相同功率應用下器件的溫升更低,或同樣的散熱設計中,可流過更高電流,更好發揮系統的應用性能.更高的閾值電壓一致性,利于在推挽升壓電路中實現多顆器件并聯,實現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動的功率要求,使得驅動更加容易.

　　全橋逆變電路:針對車載逆變電源應用,當出現負載側短路時,IGBT強短路能力可以實現更加安全可靠的保護.低導通壓降VCE(sat)可有效改善系統的通態損耗,低Eon和Eoff能降低開關損耗,這些參數對于提升系統效率至關重要.

　　3.3 全面的功率器件解決方案

　　針對車載逆變電源應用領域,貝嶺具備完整的功率器件選型和解決方案,SGT-MOSFET系列產品可應用于低壓大電流的推挽電路,IGBT系列產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用需求.產品的具體型號的及參數如表1、表2所示.

表1  車載逆變電源SGT MOSFET選型方案