【中國傳動網(wǎng) 行業(yè)動態(tài)】 電動汽車(也叫新能源汽車)是指以車載電源為動力，用電機驅(qū)動車輪行駛，符合道路交通、安全法規(guī)各項要求的車輛由于對環(huán)境影響相對傳統(tǒng)汽車較小，它的前景被廣泛看好近年來在國家環(huán)保政策的激勵下，在大家對綠色低碳健康生活的憧憬下，電動汽車正日益普及。中國是世界最大的汽車市場，中國新能源汽車業(yè)近年來快速發(fā)展令世界矚目。據(jù)GoldmanSachs報道，2016年中國電動汽車占全世界電動汽車的45%,這一百分比到2030年可能升至60%。根據(jù)中國的“一車一樁”計劃，電動汽車充電樁總數(shù)在2020年將達480萬個，與現(xiàn)有的接近50萬個相比，未來2年多內(nèi)將安裝430萬個，其中將至少有200萬個是大功率直流充電樁。安森美半導(dǎo)體是應(yīng)用于高能效電子產(chǎn)品的首要高性能硅方案供應(yīng)商，也是嶄露頭角的電動汽車/混合動力汽車半導(dǎo)體領(lǐng)袖，公司近緊跟市場趨勢，提供出全面的高性能方案，包括超級結(jié)SuperFET?IIIMOSFET、碳化硅(SiC)二極管、IGBT、隔離型門極驅(qū)動器、電流檢測放大器、快恢復(fù)二極管，滿足電動汽車充電樁市場需求并推動創(chuàng)新，使得電動汽車的發(fā)展進一步加快。

電動汽車充電樁基礎(chǔ)知識及市場趨勢

電動汽車充電樁分為交流充電樁和直流充電樁。電網(wǎng)中的交流電通過交流充電樁直接給車載充電器(OBC)供電，OBC把AC轉(zhuǎn)換成DC，然后通過配電箱為車內(nèi)的動力電池充電。直流充電樁則包含許多AC-DC電源模塊。

目前電動汽車電池容量基本在20至90KWH，續(xù)航里程為200至500km，充電方式從3c到10c。續(xù)航里程是目前電動汽車不及傳統(tǒng)燃油汽車受歡迎的一個原因，要想增加續(xù)航里程，需提升電池容量密度。另外，車主希望充電時間更短，快充技術(shù)的支持必不可少。充電樁的功率目前在60KW到90KW，未來將發(fā)展到150KW到240KW甚至更高以縮短充電時間。而電動汽車電源模塊的功率目前在15KW、20KW、30KW，未來會發(fā)展到40KW、50KW、60KW甚至更高。從目前充電樁市場的狀況來看，有3大趨勢：寬范圍的恒定功率、寬范圍的輸出電壓、更高功率的模塊。

電動汽車充電樁電源模塊框圖

典型的電動汽車充電樁電源模塊框圖以及安森美半導(dǎo)體相應(yīng)的產(chǎn)品如圖1所示。

圖1：典型的電動汽車充電樁電源模塊框圖

SuperFET?IIIMOSFET實現(xiàn)高功率密度

安森美半導(dǎo)體具有寬廣的超級結(jié)MOSFET(SuperFET)產(chǎn)品陣容，新一代SuperFET?III較SuperFET?II減小達40%的Rds(on)，在應(yīng)用于大功率應(yīng)用中可減小并聯(lián)FET數(shù)，實現(xiàn)更高功率密度。SuperFET?III有3種版本：FAST版本、EasyDrive版本和FRFET版本，分別針對不同的設(shè)計需求。

FAST版本用于硬開關(guān)拓撲，提供高能效和減小Qg和Eoss。EasyDrive版本用于硬/軟開關(guān)，易驅(qū)動，實現(xiàn)低EMI和電壓尖峰，優(yōu)化內(nèi)部Rg和電容。FRFET版本用于軟開關(guān)拓撲，更小的Qrr和Trr實現(xiàn)更高的系統(tǒng)可靠性。

表1：650VSuperFET?IIIEasyDrive器件

表2：650VSuperFET?IIIFRFET器件

SiC二極管具有卓越的強固性及競爭性能

隨著充電樁功率的提升，由于SiC提供比硅更低的開關(guān)損耗和導(dǎo)通損耗，大多功率器件將轉(zhuǎn)向SiC二極管及FET。安森美半導(dǎo)體已推出650V和1200VSiC二極管，并即將發(fā)布1200VSiCMOSFET。其SiC二極管在寬溫度范圍具有比最好的競爭器件更低的VF，雪崩能量大，浪涌電流額定值大，從而提供卓越的強固性。

表3：650VSiC二極管

表4：1200VSiC二極管

各種不同IGBT系列涵蓋所有應(yīng)用

安森美半導(dǎo)體為推動電動汽車充電樁創(chuàng)新，推出第四代場截止(FS4)650VIGBT和超高速(UFS)1200VIGBT。FS4650VIGBT提供業(yè)界最低的飽和壓降VCE(sat)和最低的關(guān)斷損耗EOFF，UFS1200VIGBT擁有行業(yè)內(nèi)最低的開關(guān)損耗Ets和VCE(sat)，各種不同系列涵蓋所有應(yīng)用，同類最佳的性能提供出色的系統(tǒng)能效及可靠性。

隔離型門極驅(qū)動器

目前在充電樁的設(shè)計中，數(shù)字芯片用得很多，數(shù)字芯片是低壓側(cè)，而功率部分是高壓側(cè)，兩者間需要有隔離并需帶有驅(qū)動能力。

安森美半導(dǎo)體的高壓門極驅(qū)動器具有比競爭器件更低的開通損耗Eon、關(guān)斷損耗Eoff、導(dǎo)通損耗Econ，或飽和壓降VCE(sat)，集成DESAT、米勒鉗位、欠壓鎖定、熱關(guān)斷等豐富的保護特性，且不同單體之間的脈寬失真和延遲變化很小，還提供靈活、高集成度、低成本等諸多優(yōu)勢。IGBT門極驅(qū)動器在米勒平坦區(qū)提供大電流驅(qū)動，同時提供最低的VOH/VOL。

除了高壓門極驅(qū)動器，安森美半導(dǎo)體還提供一系列光隔離門極驅(qū)動器和高速光隔離器，廣泛用于充電樁的信號傳輸電路中。

電流檢測放大器

電流檢測放大器主要用于充電樁的輸入輸出電流檢測及內(nèi)部拓撲的電流采樣，提供有助于實現(xiàn)系統(tǒng)中安全和診斷功能的關(guān)鍵信息。安森美半導(dǎo)體提供集成外部增益設(shè)置電阻的電流檢測放大器用于低壓電流檢測，如NCSx333零漂移運算放大器提供高精度的方案，NCS200xx低功耗運算放大器提供具性價比的方案。集成內(nèi)部增益設(shè)置電阻的NCS21x零漂移電流檢測放大器，提供高集成度、高精度和高能效優(yōu)勢。

快恢復(fù)二極管

快恢復(fù)二極管主要有UltraFastII、HyperFastII、StealthII二極管、FSIII二極管。UltraFastII具有低VF(<1.5V)，trr<100ns，用于電源輸出整流、汽車升壓器及適配器和顯示器。HyperFastII具有快速trr(<35ns)，用于PFC、續(xù)流二極管、光伏(PV)逆變器、不間斷電源(UPS)。StealthII二極管具有軟恢復(fù)的S因子，提供出色的EMI性能和更好的電壓尖峰，trr<30ns，用于PFC、PV逆變器及UPS。FSIII二極管具有軟恢復(fù)的S因子，trr<35ns，用于輸出整流、續(xù)流二極管、PV逆變器及UPS。

其它器件

此外，安森美半導(dǎo)體還提供各種IPM/SPM、功率集成模塊(PIM)、T6和T8MOSFET、PTNG100VMOSFET、有源鉗位反激控制器、多模PFC、LLC同步整流、電池管理系統(tǒng)ASSP、PLC方案等，并即將發(fā)布寬禁帶(WBG)驅(qū)動器，推動充電樁創(chuàng)新。

IPM/SPM與分立方案相比，在減少占板空間、提升系統(tǒng)可靠性、簡化設(shè)計和加速產(chǎn)品上市等方面都具有無可比擬的優(yōu)勢。隨著充電樁功率的提升，PIM將是發(fā)展趨勢，實現(xiàn)更高功率密度，先進的封裝提供極佳散熱性。T640VMOSFET有業(yè)界最低的RDS(on)。PTNG100VMOSFET與競爭器件有相似的RDS(on)，但減少50%的Qrr。有源鉗位反激控制器用于設(shè)計高能效、高功率密度的電源。WBG驅(qū)動器可驅(qū)動SiC或氮化鎵(GaN)。

總結(jié)

在政府政策的引導(dǎo)下，電動汽車市場蓬勃發(fā)展。隨著電動汽車的數(shù)量增長，充電樁的數(shù)量也隨之迅速增長。安森美半導(dǎo)體是嶄露頭角的電動汽車/混合動力汽車半導(dǎo)體領(lǐng)袖，并憑借在功率器件和模塊領(lǐng)域的專知，提供SuperFET?IIIMOSFET、SiCdiode、IGBT、隔離型門極驅(qū)動器、運算放大器、快恢復(fù)二極管、IPM、PIM等廣泛的高性能產(chǎn)品，為充電樁的設(shè)計提供強有力支持，并持續(xù)開發(fā)更高功率的方案，助力實現(xiàn)電動汽車更快充電、更長的續(xù)航里程。

借助安森美半導(dǎo)體的先進技術(shù)，此次的充電樁對于電動汽車是一個極大的推動創(chuàng)新，這是一個緊跟市場趨勢提供出的全面的高性能方案，它能實現(xiàn)高功率密度，SiC提供卓越的強固性，安森美做到了同類最佳的性能提供出色的系統(tǒng)能效及可靠性。電動汽車是未來的發(fā)展趨勢，而對于電動汽車最重要的問題也就是電源充電的問題，安森美已經(jīng)在這個問題上對充電樁進行了創(chuàng)新推動，相信很快會得到推廣，而電動汽車也將不僅只在北上廣等大城市常見，總有一天他會普及到每一個地方，這樣也符合當(dāng)今的環(huán)保觀念和中國特色社會主義核心價值觀的要求。