碳化硅功率器件在车载充电机OBC中的应用1

随着新能源汽车行业的发展与进步，提升新能源汽车续航里程成为了行业发展的主要任务之一。

在动力电池能量密度不能持续增加的情况下，降低车用部件重量是提升续航里程的首选方案。

碳化硅功率器件替代硅器件对OBC功率密度提升和重量降低有着显著的效果。

-1- 概要

OBC作为新能源汽车的核心部件之一，其效率、功率密度等参数对新能源汽车充电时间和续航里程具有一定影响。

在保证系统可靠性和稳定性的前提下，更高的功率密度对减轻整车重量，提升整车续航里程具有积极推动作用。

更高的效率对于缩短充电时间具有积极意义。

使用传统硅基功率半导体作为核心功率器件的OBC在效率和功率密度上已经达到瓶颈。

继续使用硅基半导体已无法较大幅度提升OBC的效率和功率密度，而碳化硅功率器件具有高频高效的特点。

在OBC上使用碳化硅功率器件对于提升OBC的效率和功率密度有较大帮助。

-2- OBC发展趋势&生产厂家

2008年，新能源汽车作为示范工程亮相北京奥运会，国家开始大力扶持新能源汽车行业。

之后的10年里，新能源汽车经历了第一个高速发展的10年，OBC行业也在这10年中发生了巨大的变化。

也正是2008这一年，迪龙新能源科技河北有限公司（迪龙新能源）开始进入新能源汽车“车载电源”细分领域。

以领先的技术优势、可靠的产品质量和卓越的服务品质赢得了国内外众多客户的一致好评！

迪龙新能源是国内领先的车载电源制造商，公司车载电源产品在十几年中经过不断的迭代和更新，OBC产品效率已经提升到了现在的95%。

不断出口到韩国、日本、东南亚、加拿大、澳大利亚、欧美等40多个国家和地区。

全球合作的新能源汽车整车厂客户已经超过了400多家，成为了全球知名车载电源制造商。

迪龙新能源率先完成了质量管理体系ISO9001认证、IATF16949认证以及欧盟CE产品认证。

分别从质量管理体系的专业性和产品质量的可靠性这两个方面保证了为整车厂提供高标准的车载充电机产品。

未来，OBC会向着高功率密度、高效率、轻量化、小体积等方向发展。

碳化硅器件对OBC效率、功率密度和质量密度的提升发挥了重要作用。

-3- 碳化硅功率器件在OBC上的应用

OBC典型电气结构由PFC和DC/DC两部分组成 ，二极管和开关管（IGBT、MOSFET等）是OBC中主要应用的功率半导体器件。

3.1 碳化硅肖特基二极管在OBC中的应用

如图一所示，OBC的前级PFC电路和后级DC/DC输出电路中会使用到二极管（Da、Db、D1、D2、D3、D4）。

对于二极管应用而言，二极管会根据应用的开关频率在正向导通和反向截止状态切换。

二极管工作在正向导通状态时，为了降低二极管自身的导通损耗，需要选择正向导通压降（VF）值尽可能低的二极管。

二极管工作在反向截止状态时，为了降低其截止状态下反向漏电流（IR）带来的损耗，需要选择反向漏电流小的二极管。

二极管在开关状态切换时，为了降低其开通关断过程的损耗，需要选择输入电容（QC）小、开通关断速度快的二极管。

在碳化硅功率器件批量应用前，硅基超快恢复二极管在OBC的PFC电路有广泛应用。

而在输出电路中，半导体厂商可以提供低VF值的产品来应对客户的应用需求。

但是上述单一性能优秀的产品也存在明显的弱点，只能适用于特定的领域。

碳化硅材料的出现让二极管的VF 、IR 、QC等技术指标同时满足不同应用要求成为了可能。

与硅基肖特基二极管相比，碳化硅肖特基二极管的最大优势在于反向恢复电流IR可以忽略不计。

对于OBC的PFC电路而言，硅基肖特基二极管的反向恢复损耗在其整体损耗中占据相当的比重。

在PFC电路使用碳化硅肖特基二极管可有效提升PFC电路的效率。

碳化硅肖特基二极管的QC和VF两个主要参数相比硅基二极管也具有一定优势。

在OBC的后级输出电路中使用碳化硅二极管可以进一步提升输出整流的效率。

**