上海贝岭直流充电桩电源模块功率器件解决方案

Release time：2024-09-09
author：AMEYA360
source：上海贝岭
reading：1378

　　一、概述

　　随着新能源汽车的深度普及，用户对公共充电设施的便利性、安全性、智能化程度等方面均提出了更高要求。公共直流充电桩向着更大功率、更高功率密度、更智能化等方向快速演进，作为直流充电桩的核心部件，充电桩电源模块的功率等级和功率密度亦不断提升，从20kW/30kW逐步提高至40kW/50kW及以上，为用户提供更安全、快速的充电服务。

　　二、直流充电桩电源模块工作原理及拓扑结构

　　直流充电桩的系统结构如图1所示：包括电源模块、控制系统、用户界面、充电线缆等部件。其中电源模块的主要功能是实现电能转换，将电网侧的交流电转换为适合用户需求的直流电，确保稳定、高效地输出。

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　　图1 直流充电桩系统组成框图

　　直流充电桩电源模块典型结构如图2所示：主要由两级结构组成，包括前级的AC/DC环节，实现功率因数校正，降低谐波，提升电能质量;后级的DC/DC环节，实现宽范围的直流电压输出，满足不同类型电池的充电需求。

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　　三相维也纳PFC是直流充电桩电源模块中AC/DC变换器的常用拓扑，如图3所示。电路通过控制Sa、Sb、Sc的通断，来控制PFC电感的充放电。由于 PFC变换器的PF值接近1，可认为电感电流和输入电压同相，三相平衡，各相差120度。

　　三相PFC变换器每相包括一个双向开关，双向开关由共源极的开关管相连接，两个开关管共用一个驱动信号，不存在桥臂直通问题，无需设置死区时间，降低了控制和驱动的难度，具有工作效率高、器件电压应力低的优点。

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　　三、贝岭BLG80T65FDK7产品介绍

　　针对直流充电桩电源模块应用，上海贝岭推出80A /650V IGBT产品BLG80T65FDK7。80A/650V IGBT工艺平台采用第三代微沟槽多层场截止技术，优化了饱和压降和开关损耗，适用于50kHz及以上的高频应用，利于提升系统的功率密度和效率。其工艺特点如图4所示。

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　　图4 BLG80T65FDK7-F工艺特点

　　BLG80T65FDK7合封全电流FRD，针对三相维也纳PFC电路的特点，通过优化合封二极管的VF值，降低二极管的通态损耗，提升变换器的工作效率。其实物图如图5所示。

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　　图5 BLG80T65FDK7-F实物图

　　四、贝岭BLG80T65FDK7性能优势

　　1、饱和压降Vce(sat)

　　对三相维也纳PFC拓扑结构而言，功率器件的通态损耗是其总损耗中占比较大的一个损耗源，降低开关器件的通态损耗是提升变换器工作效率的一个有效手段。作为评估IGBT性能的一个重要指标， 在器件允许的工作温度范围内，BLG80T65FDK7拥有较低的饱和压降，可有效降低IGBT的通态损耗。其Vce(sat)-温度变化曲线如图6所示。

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　　图6 Vce(sat)随温度变换曲线

　　2、开关损耗

　　为减小磁性元器件的体积，提升变换器的功率密度，三相维也纳PFC应用中IGBT的开关频率一般高于50kHz。BLG80T65FDK7在全电流范围内均具备较低的开关损耗，在高频应用场景中，具备更优异的性能。开关损耗对比如图7所示，与竞品相比，BLG80T65FDK7的Eon/Eoff/Etotal值分别下降了约6.7%/6.8%/6.8%。

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　　3、反向恢复能力

　　Qrr体现了二极管的反向恢复能力。Qrr值低，峰值电流更低，尖峰持续时间更短，因而振铃/谐振减少，利于减少EMI，同时，可进一步提高效率。如图8所示，与竞品相比，BLG80T65FDK7的Qrr值下降了约18%。

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　　4、产品竞争力

　　基于直流充电桩电源模块的应用需求，BLG80T65FDK7综合考虑器件的各项参数，重点对IGBT的饱和压降、开关损耗及合封二极管的反向恢复能力和VF值进行优化。参数对比如图9所示，同比于竞品器件，重点参数具备优势，可以更好发挥器件性能，助力提升变换器的工作效率和系统的功率密度。

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　　五、贝岭功率器件选型方案

　　上海贝岭功率器件产品线齐全，包含MOSFET、IGBT等系列产品，为直流充电桩电源模块设计提供助力，欢迎垂询!具体型号参考表1。

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　　表1 功率器件选型列表

　　贝岭拥有完善的电源管理、信号链等系列产品可供选择，助力更完全、可靠的充电桩设计和应用。具体型号参考表2。

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上海贝岭新一代国网电表内置负荷开关驱动芯片布局
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上海贝岭新一代国网电表内置负荷开关驱动芯片布局

　　自 2023 年《智能物联电能表内置负荷开关技术指标》正式发布以来，其中一项重要变化尤为关键：“内置开关的动触点与静触点之间的电气间隙不小于 5.5mm。” 这一标准的提升虽增强了智能电表的安全性，却也给其设计及元器件选型带来了新的挑战。为此，针对新一代国家电网智能电表内置标准的验证与制定工作，始终在有条不紊地推进。　　负荷开关触点间距增大，对智能电表设计最直接的影响是负荷开关驱动电流的攀升。从现有样品测试结果来看，其驱动电流已从 2020 版标准的 150~400mA，大幅增至 1~2A 甚至更高。驱动电流的增大还带来另一重影响：2020 版电表所采用的现行变压器，受限于尺寸，功率输出已达极限。若要输出如此大的驱动电流，电表电源势必需要调整。　　目前，开关电源方案(AC-DC)是较为成熟的选择，但有工程师提出，中国挂网电表已超 6.6 亿只，如此大规模应用开关电源时，其可靠性及对电网的影响尚无法通过数据完全验证，因此更倾向于沿用原有的 “线性变压器 + 后接大电容” 设计。此处暂不深入讨论两种方案的利弊，但值得注意的是，开关电源与线性变压器因输入端电压波动导致的后端输出电压波动存在显著差异，这也使得两者对负荷开关驱动芯片的耐压要求大不相同：开关电源输出相对稳定，对应驱动芯片的耐压通常 20V 左右即可;而线性变压器因采用非稳压变比输出，耐压要求通常需达到 36V 以上，如下图所示：　　设计的差异并不仅限如此，因自国网电能表统一招标以来，负荷开关(继电器)的驱动芯片惯用SOT23-6封装，许多企业和工程师已经习惯了沿用这种封装，但也有工程师认为驱动电流增大，SOT23-6封装体较小，并不稳妥，倾向于功率更大、尺寸更大的SOP8封装。　　由于设计思路、方案理解存在差异，加之负荷开关尚未量产定型，诸多不确定性导致智能电表生产企业的工程师在选型时思路不一。因此，在这种存在分歧的背景下，若想用单一产品覆盖新一代国网电表内置负荷开关驱动芯片的布局，难免会捉襟见肘。　　作为国内智能电表芯片领域的核心供应商，上海贝岭股份有限公司始终以行业需求为导向，通过深入调研市场动态，积极与各生产企业工程师开展多维度技术交流，精准把握行业痛点与发展趋势。在此基础上，公司推出了系列化产品矩阵，为工程师们的选型工作提供了丰富且适配的选择，具体产品信息如下表所示：　　从列表中不难发现，上海贝岭针对新一代国网电表内置负荷开关驱动芯片的布局，已形成全面覆盖：电压层面兼顾中压与低压需求，驱动电流范围从 0.7A 延伸至峰值 6.5A，封装形式则包含 SOT23-6、SO8P、ESOP8 等多种规格。这一系列产品矩阵，不仅为新标准的快速落地提供了坚实支撑，更能灵活适配多样化的设计思路，为行业升级注入强劲动力。
2025-08-11 16:16 reading：379
上海贝岭650V80A IGBT在光伏逆变器上的应用
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上海贝岭650V80A IGBT在光伏逆变器上的应用

　　当今世界的主要能源来源还是化石能源，而化石能源在使用后会排出大量的污染物，严重影响到人类的健康问题。太阳能因其取之不尽用之不竭且无环境污染等优点，已经成为人类追求新能源的首选;太阳能的应用非常广泛，其中最主要的发电应用有光热发电、光伏发电等;在太阳能的多种应用中，光伏发电是目前世界上最为普遍的一种方式。　　光伏逆变器是太阳能发电系统的心脏，它将太阳能电池板产生的直流电转化为符合电网电能质量要求的交流电，其性能直接影响发电效率、电网兼容性和系统可靠性。　　绝缘栅双极晶体管(Insulate-Gate Bipolar Transistor—IGBT)综合了电力晶体管(Giant Transistor—GTR)和电力场效应晶体管(Power MOSFET)的优点，具有大电流、高电压、易驱动等良好的特性，广泛应用于光伏逆变器。上海贝岭一直积极研发新一代的IGBT技术，为满足市场终端需求，推出650V/80A IGBT单管BLG80T65FDH7，助力客户光伏逆变器应用高效率、高可靠性设计。　　典型应用拓扑　　上海贝岭IGBT单管BLG80T65FDH7，额定电流80A，耐压650V，对目前主流户用光伏逆变器拓扑Heric等都有很好的匹配， 同时也适用于三相NPC1和NPC2(横管)的应用。　　表1 主流光伏逆变拓扑　　BLG80T65FDH7 产品特点　　上海贝岭BLG80T65FDH7采用新一代微沟槽多层场截止IGBT技术，通过微沟槽结构增加载流子注入效率，优化导通压降;场截止层加速关断时的载流子抽取，降低开关损耗;多层场截止结构提高高温稳定性;同时内部采用超快速软恢复二极管进行反并联。技术特性精准匹配光伏逆变器对高效、高频、高可靠性的需求。　　性能特点：　　优化开通损耗和关断损耗，开关频率高　　低导通压降Vce(sat)，减小器件的导通损耗　　Vce(sat)正温度系数，易于并联使用　　高BVces耐压能力　　低VF和快软恢复二极管　　HV-H3TRB加严可靠性验证，保证极端运行环境下使用寿命　　符合175℃结温的工业级和车规级考核标准　　BLG80T65FDH7 产品核心优势　　4.1 效率优势——低饱和压降Vce(sat)　　光伏应用中IGBT的导通损耗占总损耗比例较大，影响导通损耗的主要参数为VCE(sat)，常温25℃和高温175℃下贝岭BLG80T65FDH7导通压降达到国际大厂水平，且比竞品略低。且随着结温上升，VCE(sat)正温度系数，有利于解决并联应用中的均流和热平衡问题。　　图4.1 VGE=15V 饱和压降对比　　4.2 动态性能升级——低开关损耗　　在光伏逆变应用中，单管IGBT一般设计工作在20kHz左右，并且有高频化的趋势，因此降低IGBT开关损耗也尤为重要，上海贝岭BLG80T65FDH7降低导通压降，同时优化了开关损耗，如图4.2所示， BLG80T65FDH7开启损耗和竞品相差不大，关断损耗比竞品略低，总开关损耗略小于竞品，性能达到国际大厂 S5系列水平。　　图4.2 IGBT开关损耗对比　　4.3 IGBT合封二极管——较低VF 和Qrr　　BLG80T65FDH7合封较低VF的二极管，有利于降低二极管续流过程的导通损耗。如表2所示，贝岭IGBT合封二极管VF和竞品相差不大。　　表2 IGBT合封二极管压降对比　　相同测试条件下，BLG80T65FDH7合封二极管 Qrr比竞品更小，在高频应用中损耗更小，更有优势。　　图4.3 IGBT合封二极管Qrr对比　　4.4 温升表现良好——板级温升测试　　上海贝岭BLG80T65FDH7基于优异的器件设计，各项参数和功率器件国际大厂I公司接近，部分参数更优，为光伏应用通过系统测试提供了保障。如图4.4，在常温环境下，上海贝岭BLG80T65FDH7和I公司产品在10kW光伏逆变平台测试，壳温基本一致，产品性能满足客户的需求。　　图4.4 IGBT壳温对比　　上海贝岭功率器件选型方案　　上海贝岭功率器件产品系列齐全，包括MOSFET、IGBT等产品，满足客户各类光伏逆变器设计需求，具体型号参考表3：　　表3 功率器件选型表　　上海贝岭IC器件选型方案　　上海贝岭在光伏逆变器领域产品配套齐全，除功率器件以外，还可以提供各类电源管理IC和信号链IC供客户选择，具体型号参考表4：　　表 4 IC器件选型表
2025-08-06 16:05 reading：392
上海贝岭高精度BL108X系列产品荣获年度创新技术产品奖
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上海贝岭高精度BL108X系列产品荣获年度创新技术产品奖

　　7月24日，由国际电子商情携手深圳市新一代信息通信产业集群联合主办的 2025 第六届国际AI+IoT生态发展大会在深圳科兴科学园国际会议中心隆重举办。同时，2025国际AIoT生态发展大会主峰会上还颁发了“2025年度AIoT创新奖”。在本次大会上，上海贝岭携自主开发的高精度SAR ADC产品BL108X系列，斩获年度创新技术产品奖。　　上海贝岭数据转换器事业部从2009年成立，已超过16年的研发历程，在Pipeline、SAR、Sigma-Delta三类架构ADC芯片研发中具有丰富的经验，精度从12位-24位，速率从1KS/s-3GS/s，涵盖范围比较广，针对不同应用场景提供各类专业的解决方案。上海贝岭拥有完善的质量管控体系，BL108X ADC产品系列兼顾高可靠性与高稳定性，已成功应用于电力领域等关键基础设施。此次获奖不仅是对上海贝岭技术创新能力的充分肯定，更是展现了国产高精度ADC芯片在关键技术领域的应用成果!　　展会现场　　上海贝岭开发的高精度SAR ADC产品BL108X系列具有高精度、多通道、高采样速率、零转换延迟的特点，涵盖了1~16通道、16~18位分辨率、100KS/s~1MS/s采样速率，可提供QFN、QFP、TSSOP等多种封装形式。该产品广泛应用于工业自动化、智能电网、轨道交通等领域。　　技术创新性　　使用薄膜电阻工艺　　采用分段级联大摆幅信号量化架构及分段级联低噪声信号量化电路　　开发多通道模拟信号动态非线性优化方法及电容失配静态非线性的数字校准算法　　引入repeat，dither等降噪技术　　开发针对变温环境下的温度补偿技术　　BL108X系列SAR ADC芯片产品规格
2025-08-04 16:36 reading：642
上海贝岭扫地机器人应用方案助力智能家居健康发展
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上海贝岭扫地机器人应用方案助力智能家居健康发展

　　近年来，随着科技的飞速发展，人们对生活品质的要求越来越高，智能家居的需求日益旺盛。这种需求推动了人工智能和物联网等技术的革命性飞跃，使得“解放双手”的理念逐渐深入人心，成为了一种新的生活方式。据中国家电网权威发布的《2024年扫地机器人市场发展白皮书》揭示，中国扫地机器人市场呈现出爆发式增长，一举成为全球最大的扫地机器人消费国。　　上海贝岭可提供一系列高性能模拟、数模混合集成电路和功率器件，其中直流有刷电机驱动、运放、模拟开关、电平转换、音频功放、电源管理、X电容放电芯片、LED驱动、MOS管等可应用于扫地机器人。　　方案介绍图1 扫地机器人应用框图　　上海贝岭已有直流有刷电机驱动、运放、模拟开关、电平转换、音频功放、电源管理、X电容放电芯片、LED驱动、MOS管等一系列产品可满足扫地机器人应用。　　直流有刷电机驱动　　一台扫地机器人中一般包含5～7个电机，按照功能区分一般分为1～2个行走电机、1～2个边刷电机、1个滚刷电机、1个吸尘电机、1个激光电机。其中除吸尘电机对电机的转速以及效率要求较高，需选择直流无刷电机外，其余电机多采用单个或双个(步进电机)直流有刷电机。上海贝岭可提供全系列直流有刷电机驱动芯片(产品优势介绍如下)，选型如表1所示。　　高集成度、简化了系统设计中所需要的外围元器件;　　高可靠性、集成OTP、OCP等保护功能为系统安全、可靠的运行保驾护航;　　覆盖型号广，可根据电机的工作电压、电流选择性价比更高的电机驱动解决方案;　　封装种类多，可提供多款小型化封装产品，节约PCB设计面积。表1 直流有刷电机驱动芯片选型表　　运放　　为保证扫地机器人在运行过程的安全、可靠，电机部分的过流采样、堵转等功能都需要通过运放采集和放大信号，多采用通用或低噪声系列运算放大器实现此功能。另外，在扫地机器人中的激光定位模块中，对信号的采样精确度要求较高，一般采用高精度运算放大器。上海贝岭可提供一系列高可靠性的运算放大器如表2所示，其中低噪声运算放大器系列BL37XX具有较低的噪声性能，噪声参数对比如表3所示。表2 运算放大器选型表表3 BL37XX噪声参数对比表　　模拟开关　　在部分扫地机器中，由于需要处理的传感器信号比较多，MCU的IO资源紧张，需要对IO口进行复用。此类应用一般只走信号传输，对模拟开关的导通内阻没有过高要求。上海贝岭可提供一系列工业级、高可靠性性、低功耗、高带宽的模拟开关，选型表如表4所示。表4 模拟开关选型表　　电平转换　　在部分扫地机器人中，由于外设的I/O电压和MCU的I/O口电压不一样，导致两者之间无法直接通讯。一般会在外设和MCU之间增加电平转换芯片。低功耗、高性价比的两通道电平转换芯片BL15102可以满足此类应用，参数对比参见表5。BL15102典型应用图如图2所示。表5 BL15102静态电流测试对比表图2 BL15102典型应用原理图　　音频功放　　另扫地机器人的语音模块中，通常需要根据实际需求选用AB类或D类音频功放来驱动其中的扬声器。上海贝岭可提供一系列针对此应用的音频功放，选型表如表6所示。表6 音频功放选型表　　电源管理　　扫地机器人供电电压一般采用4节锂电池，无法直接给模块和MCU等供电，需要采用DC/DC、 LDO降压后给各子模块供电。上海贝岭电源管理芯片选型表如表7所示。表7 电源管理芯片选型表　　X电容放电芯片　　在部分扫地机器人的大功率充电座电路中，对待机功耗以及安规漏电有一定的要求，需要在X电容端增加X电容放电芯片以满足节能(低待机功耗)、安全保护(低安规漏电)等要求。上海贝岭推出的ME8701是一款X电容自动放电芯片，当230VAC输入时，会有极低的电流流进芯片，将功耗降至5mW以内。当230VAC断电后，ME8701与串联放电电阻相连，可自动对X电容进行放电。这种工作方法有助于灵活选择安规电容，优化EMIπ型滤波电路，降低电感成本。ME8701可满足此类扫地机器人的应用需求，典型应用图如图3所示。图3 ME8701典型应用原理图　　LED驱动　　在部分高端扫地机器人应用中，为了给用户提供更好的使用体验以及视觉感受，需要通过LED驱动芯片控制LED的恒流精度、亮暗、颜色变化以及图案组合等效果。上海贝岭推出　　ME7502是一款采用I2C通讯的恒流LED驱动芯片，具有32阶电流统调功能。由16根段输出、12根位输出组成192个点阵，每一个点具有256阶PWM占空比调整可满足此类应用需求，典型应用图如图4所示。图4 ME7502典型应用原理图　　MOS管　　上海贝岭可提供一系列应用于扫地机器人的高可靠性的MOS管，选型表如表8所示。表8 MOS管选型表
2025-07-30 10:13 reading：411
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