Micropower 充電機(jī)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(tuán)開始全面在電動(dòng)叉車配套的電池充電機(jī)開關(guān)橋上使用碳化硅晶體管技術(shù)。時(shí)至今日，公司不但沒有后悔當(dāng)時(shí)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(jī)開關(guān)橋上的硅片MOSFET。然后我們決定做一項(xiàng)很大的投資 - 升級(jí)采用碳化硅?！盡icropower研發(fā)部項(xiàng)目經(jīng)理Magnus Pihl介紹到。
實(shí)際上，Micropower本來準(zhǔn)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(jì)劃，而把2016年整年專門用于研發(fā)樣機(jī)、測(cè)試和評(píng)估SiC技術(shù)。
“我們?cè)谑彝獾募b箱中做了很多嚴(yán)格的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，以確認(rèn)是否會(huì)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(huì)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(huì)有適用于電動(dòng)汽車的400V。
因?yàn)槭侨嗟?，所以所使用的晶體管需要承受1kV的高壓。兩年前當(dāng)Micropower在尋找合適的SiC器件時(shí)，它的樣品非常少。
我們做了一個(gè)臨時(shí)的決定，找到了 United Silicon Carbide 公司，他們提供客戶定制方案，這個(gè)決定幫助我們盡快投入生產(chǎn)，至今運(yùn)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(duì)于用戶來說，整體功能如同MOSFET。
“當(dāng)我們?cè)谑褂霉杵琈OSFET時(shí)，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(duì)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(gè)組件的升級(jí)，效率就可以提升一個(gè)百分點(diǎn)。之前，開關(guān)橋是叉車充電機(jī)中損耗最多的部分，而現(xiàn)在不是了，損耗會(huì)更多來自其他部分。”Magnus Pihl介紹到。
在未來，Micropower也會(huì)評(píng)估1200 V高壓 下 SiC MOSFET的使用情況，因?yàn)樵S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(gè)產(chǎn)品線中只有10kW充電機(jī)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(jī)。不過公司計(jì)劃在所有產(chǎn)品上采用SiC技術(shù)。
第一步，公司會(huì)對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品進(jìn)行器件升級(jí)。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?yàn)閾p耗減少了。
Sharp100是一臺(tái)10kW的三相充電機(jī)
圖片是沒有外殼的充電機(jī)。
關(guān)于SiC高昂的價(jià)格會(huì)否影響業(yè)務(wù)發(fā)展，Magnus Pihl回答到：“我們已經(jīng)做了一個(gè)新的充電機(jī)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(shí)，更高效率、更大功率的充電機(jī)將在明年年初發(fā)布，年后我們重新推出13kW的充電機(jī)。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(jì)劃將鉛酸電池轉(zhuǎn)換成鋰電池，因此對(duì)于大功率充電機(jī)的需求也會(huì)得到增長(zhǎng)。鉛酸電池受鉛板內(nèi)阻的限制不能進(jìn)行快充，但鋰電池可以進(jìn)行快充，所以充電機(jī)就需要更大功率。
下一步會(huì)使用可擴(kuò)展模塊來達(dá)到更大功率，甚至到50kW。在未來，這種方案可以給電動(dòng)汽車充電。
很多年以來，叉車在電動(dòng)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(dòng)車輛的一份子，所以我們的目標(biāo)是現(xiàn)在你也可以購買電動(dòng)汽車的充電機(jī)了。
在叉車領(lǐng)域，Micropower也注意到六七年間一個(gè)很大的飛躍，從今天的48V電池系統(tǒng)到400V電動(dòng)汽車電池系統(tǒng)。
所以，我們已經(jīng)開始用400V輸出電壓進(jìn)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。
