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(zhuǎn)換器，車載逆變電源能夠?qū)δ茈姵刂绷麟娹D(zhuǎn)換為220V的交流電，給筆記本電腦、數(shù)碼相機、無人機等設(shè)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(zhì)量較差，適用于小功率用電設(shè)備；純正弦波車載逆變電源可提供高質(zhì)量交流電，適用于大部分用電設(shè)備，工作穩(wěn)定，但價格較貴。逆變輸出波形如圖1所示：

（a）修正弦波 

(b) 純正弦波

圖1 車載逆變電源輸出波形

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(shù)千瓦。多采用兩級電路結(jié)構(gòu)，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(xiàn)逆變交流輸出。典型產(chǎn)品及電路結(jié)構(gòu)如圖2所示：

(a)典型產(chǎn)品

(b) 電路結(jié)構(gòu)

圖2 典型產(chǎn)品及電路結(jié)構(gòu)

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(xiàn)直流升壓，后級DC/AC變換器通常使用全橋電路實現(xiàn)逆變輸出。整體控制框圖如圖3所示，典型波形如圖4所示：

圖3 車載逆變電源電路框圖

圖4 典型波形

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(xiàn)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(zhuǎn)換為高頻交流電。推挽電路結(jié)構(gòu)簡單，所用的功率開關(guān)管數(shù)量僅為全橋電路的一半，適用于低電壓大電流的應(yīng)用場合，故在車載逆變電源中得到了廣泛的應(yīng)用，拓撲結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)換為高壓直流電，通常采用全橋整流電路，如圖5(b)所示。

(a)推挽升壓電路

(b)    橋式整流電路

圖5  DC/DC變換器

DC/AC變換器：主要功能是將高壓直流母線電壓轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)如圖6所示：

圖6  H橋逆變電路

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(shù)沉淀與積累，上海貝嶺已開發(fā)出系列高性能、高可靠性的功率開關(guān)器件。同時，聚焦市場的主流應(yīng)用，推動器件研發(fā)與市場應(yīng)用協(xié)同發(fā)展，為客戶提供更加專業(yè)、高效的功率器件解決方案。

針對車載逆變電源應(yīng)用領(lǐng)域，基于對該應(yīng)用需求的深度理解，現(xiàn)已推出完整的功率器件方案，包括SGT MOSFET和IGBT等系列產(chǎn)品。具備易于驅(qū)動、通態(tài)損耗低、熱穩(wěn)定性好等優(yōu)勢。在眾多主流客戶中得到廣泛應(yīng)用及好評。

3.1 更具競爭力的產(chǎn)品特點

3.2 系統(tǒng)應(yīng)用優(yōu)勢

推挽升壓電路：SGT MOSFET應(yīng)用于推挽升壓電路中，低通態(tài)電阻RDS(on) 可以顯著降低器件的通態(tài)損耗，使得相同功率應(yīng)用下器件的溫升更低，或同樣的散熱設(shè)計中，可流過更高電流，更好發(fā)揮系統(tǒng)的應(yīng)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(xiàn)多顆器件并聯(lián)，實現(xiàn)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(qū)動的功率要求，使得驅(qū)動更加容易。

全橋逆變電路：針對車載逆變電源應(yīng)用，當(dāng)出現(xiàn)負載側(cè)短路時，IGBT強短路能力可以實現(xiàn)更加安全可靠的保護。低導(dǎo)通壓降VCE(sat)可有效改善系統(tǒng)的通態(tài)損耗，低Eon和Eoff能降低開關(guān)損耗，這些參數(shù)對于提升系統(tǒng)效率至關(guān)重要。

3.3 全面的功率器件解決方案

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

表1  車載逆變電源SGT MOSFET選型方案

表2  車載逆變電源IGBT選型方案

3.4 專業(yè)的技術(shù)支持

貝嶺始終秉持“零缺陷”的品控理念，持續(xù)進步，為客戶提供更優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品。同時，作為產(chǎn)品研發(fā)與客戶之間溝通的橋梁，貝嶺擁有專業(yè)的系統(tǒng)應(yīng)用和技術(shù)支持團隊，基于應(yīng)用場景及客戶需求的差異，提供專業(yè)、便捷的功率器件選型及系統(tǒng)解決方案。