Micropower 充電機采用 SiC碳化硅技術

今年二月份，位于瑞典韋克舍的Micropower集團開始全面在電動叉車配套的電池充電機開關橋上使用碳化硅晶體管技術。時至今日，公司不但沒有后悔當時的決定，反而在碳化硅技術上加快了步伐。

“兩年前，我們收到了最后一批用于叉車充電機開關橋上的硅片MOSFET。然后我們決定做一項很大的投資 - 升級采用碳化硅。”Micropower研發(fā)部項目經(jīng)理Magnus Pihl介紹到。

實際上，Micropower本來準備再過2-3年才轉用碳化硅。但是公司放棄中期發(fā)展的計劃，而把2016年整年專門用于研發(fā)樣機、測試和評估SiC技術。
“我們在室外的集裝箱中做了很多嚴格的現(xiàn)場測試，以確認是否會發(fā)生燃燒事故，但在我們使用的晶體管上沒有發(fā)生一起。因此我們得出結論是碳化硅非常出色，以后我們應該不會再用硅片的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，今后也會有適用于電動汽車的400V。
因為是三相的，所以所使用的晶體管需要承受1kV的高壓。兩年前當Micropower在尋找合適的SiC器件時，它的樣品非常少。
我們做了一個臨時的決定，找到了 United Silicon Carbide 公司，他們提供客戶定制方案，這個決定幫助我們盡快投入生產(chǎn)，至今運行良好。
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斷SiC晶體管，對于用戶來說，整體功能如同MOSFET。
“當我們在使用硅片MOSFET時，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付雷電和網(wǎng)絡過高電壓情況的穩(wěn)定性要好得多。
只是一個組件的升級，效率就可以提升一個百分點。之前，開關橋是叉車充電機中損耗最多的部分，而現(xiàn)在不是了，損耗會更多來自其他部分?！盡agnus Pihl介紹到。
在未來，Micropower也會評估1200 V高壓 下 SiC MOSFET的使用情況，因為許多半導體制造商現(xiàn)在可以提供大量的產(chǎn)品。
目前，整個產(chǎn)品線中只有10kW充電機已經(jīng)采用了SiC（碳化硅）技術，可用于400V和480V（美制）電源的鉛酸和鋰電池充電機。不過公司計劃在所有產(chǎn)品上采用SiC技術。
第一步，公司會對現(xiàn)有產(chǎn)品進行器件升級。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，因為損耗減少了。

Sharp100是一臺10kW的三相充電機

圖片是沒有外殼的充電機。

關于SiC高昂的價格會否影響業(yè)務發(fā)展，Magnus Pihl回答到：“我們已經(jīng)做了一個新的充電機的案例研究，結論是合理的。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，更高效率、更大功率的充電機將在明年年初發(fā)布，年后我們重新推出13kW的充電機。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。
由于叉車制造商計劃將鉛酸電池轉換成鋰電池，因此對于大功率充電機的需求也會得到增長。鉛酸電池受鉛板內(nèi)阻的限制不能進行快充，但鋰電池可以進行快充，所以充電機就需要更大功率。
下一步會使用可擴展模塊來達到更大功率，甚至到50kW。在未來，這種方案可以給電動汽車充電。
很多年以來，叉車在電動車輛領域處于技術領先地位，但他們也即將成為電動車輛的一份子，所以我們的目標是現(xiàn)在你也可以購買電動汽車的充電機了。
在叉車領域，Micropower也注意到六七年間一個很大的飛躍，從今天的48V電池系統(tǒng)到400V電動汽車電池系統(tǒng)。
所以，我們已經(jīng)開始用400V輸出電壓進行充電，并將SiC二極管應用在變壓器后端的輸出整流器上。