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
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　　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。

上海贝岭直流充电桩电源模块功率器件解决方案

　　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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上海贝岭车规功率器件亮相新能源汽车展，助力行业降本增效斩获“智链奖”
企业动态

上海贝岭车规功率器件亮相新能源汽车展，助力行业降本增效斩获“智链奖”

　　2月21日，中国国际新能源汽车技术、零部件及服务展览会在首都国际会展中心(北京新国展二期)盛大开幕!本次展会为期4天：2月21日-2月24日，20000㎡展览面积、20000+专业观众，580+参展展商、4970+展品。　　21号下午，上海贝岭应用技术部市场经理张飞作为本次活动的受邀嘉宾，发表了以“车规功率器件助力新能源汽车降本增效”为主题的演讲。　　前瞻发表：车规功率器件助力新能源车降本增效　　22号上午，车企强链商机接洽会-芯片闭门研讨会召开。为了共同应对国际环境及“卡脖子”问题，探讨 L2/L3++的应用需求下，车企在不断国产替代芯片的解决方案。应用技术部市场经理张飞参与了本次闭门会议，与比亚迪、理想、赛力斯等6家国内主流车企，紫光、国芯、爱芯元智、裕太微等 10 家头部芯片企业共同探讨未来新机遇。会上，上海贝岭还主张，通过开发多功能、高集成化的SBC、PMIC等物料，除了减小系统体积、降低成本外，更能提高Tire1在功能安全方面的设计效率。　　上海贝岭凭借在新能源汽车应用领域的布局荣获组委会颁发的新能源汽车“智链奖”　　在本次展会，上海贝岭隆重推出“重点产品”，可助力新能源汽车降本增效：
2025-03-05 09:19 reading：326
上海贝岭荣获上海证券报2024年“金质量”科技创新奖
企业动态

上海贝岭荣获上海证券报2024年“金质量”科技创新奖

日前，由新华社上海证券报主办的“上证·滴水湖上市公司高质量发展大会”暨“上证·金质量”颁奖仪式在上海圆满落幕。本次大会以“资本赋能 向新提质”为主题，聚焦上市公司在创新领域与资本和产业的融合发展。上海贝岭凭借在集成电路研发设计领域的卓越科技创新表现，荣获2024年“上证·金质量”科技创新奖。上海贝岭始终坚持以创新引领发展，以精品铸就卓越的理念，为客户提供更高质量、更有竞争力的产品与解决方案。这一殊荣是对上海贝岭在科技创新成果和行业影响力方面的高度认可。企业是科技创新的主体，展望未来，上海贝岭将坚持高质量发展，以科技创新为引领，塑造发展新动能，在为我国集成电路产业发展添砖加瓦的征程上，以更加坚定的信心走向未来！
2025-01-15 14:34 reading：617
上海贝岭150V SGT新品发布
行业新闻

上海贝岭150V SGT新品发布

　　概述　　上海贝岭推出150V SGT MOSFET系列产品。贝岭150V SGT系列产品采用业界先进工艺，使得器件具有良好的栅极漏电流IGSS性能;采用深沟槽、多层外延衬底以及多重浮空环终端结构，使得器件具有极低的导通电阻和较高的漏源间击穿电压Vdss;采用屏蔽栅极结构，器件获得优良的开关性能，使得150V SGT系列产品具有极低的开关损耗。　　上海贝岭150V SGT MOSFET系列产品可广泛应用于：　　通信和数据中心服务器电源　　叉车和轻型电动车电机驱动器　　光伏储能以及电池管理系统 (BMS)　　不间断电源 (UPS)　　二　　器件优势　　超低导通电阻Rds(on)　　贝岭可提供国内业界极低导通电阻的150V SGT MOSFET系列产品。例如，BLP038N15的导通电阻典型值仅为2.9mΩ，相比于市场主流厂商同类低导通电阻产品，导通电阻降幅高达23%，可有效地降低功率器件在导通期间的损耗，显著提升系统整机效率。贝岭产品具有优良的Rds(on) 一致性，适合大功率并联场景。　　低FOM 值　　性能品质因数Figure of Merit (FOM= Rds(on)×Qg，Rds(on) 为器件导通电阻，Qg为器件栅极总电荷)，简称FOM值，是评估MOSFET综合性能的一个重要指标。较低的导通电阻代表SGT MOSFET在导通状态下具有更低的损耗和更高的效率。较低的栅极总电荷代表SGT MOSFET可以更快地在导通和截止之间切换，从而减少功耗和提高性能。上海贝岭BLP038N15在保证超低的导通电阻优势下，极力控制器件栅极总电荷，使得该器件FOM值相较国内厂商同电压等级产品具有显著优势。　　器件封装　　为了满足客户在不同应用场景下的使用需求，上海贝岭150V SGT产品在封装选择上，可以提供TO-220，TO-247为代表的插件安装形式。与此同时，还提供以TOLL和TO-263-7代表的贴片安装形式。对于高功率密度、电流密度设计，贝岭推荐使用TOLL封装的150V SGT 产品。TOLL封装的典型占位面积为9.8mm * 11.73 mm与TO-263封装相比，PCB面积可节省30%。TOLL封装的外形高度仅为2.3 mm，占用的体积较TO-263减少60%，实现节省用户PCB空间，使客户产品更具成本优势。　　优良的抗电流冲击能力　　贝岭150V SGT产品具有高雪崩能力、低热阻的特点，在电机应用中可以满足电机短路大电流关断的需求。　　三、BLP038N15应用表现　　贝岭针对大功率电机控制应用，基于贝岭150V SGT产品, 设计20kW电机控制器验证平台，最高可支持96V电池应用，控制器实物如图4左所示。贝岭电机控制器验证平台采用叠层设计，上层为控制级，下层为功率级。功率级布局如图4右所示，采用TO-263-7封装，单相5管并联。　　四、贝岭功率器件选型方案　　上海贝岭功率器件150V产品线，欢迎垂询!具体型号参考表1。对于多管并联应用场景，可提供需求栅极阈值电压Vth档位筛选服务。　　表1 功率器件选型列表
2025-01-03 13:50 reading：529
上海贝岭：广泛应用于大家电、工业设备等多种领域的低噪声运算放大器系列
行业新闻

上海贝岭：广泛应用于大家电、工业设备等多种领域的低噪声运算放大器系列

　　低噪声运算放大器是运放放大器系列中应用比较广泛的一个系列。相比于通用运放，此系列的运放它的独特之处在于它的噪声很小，这使得它非常适合应用在需要高精度、低噪声信号放大的场合。在本文中，我们将深入探讨低噪声运算放大器的关键指标特点、优势和应用场景。　　1、低噪声　　应用场景1：　　在大部分高精度放大的应用中，都需要外部增加一款运放进行电流采样放大，而在电路应用系统中一般输入信号幅值比较小，这样就要求运放自身的噪声要远低于输入信号的幅值(降低信噪比)，BL370x/371x具有极低的等效输入噪声1.2uV如下图1(测试电路采用低通滤波放大100000倍)所示。　　图1 低频输入噪声测试图　　2、低失调电压VOS　　应用场景2：　　针对在一些小信号放大的应用时(见图2)，如运放自身的失调电压VOS太大，会影响电路的静态输出，导致信号动态输出范围缩小。　　图2 小信号放大器应用图　　在不考虑运放自身的VOS的情况下如Vin输入10mV的信号放大100倍理论上输出电压Vout应该是1000mV，如果运放的自身失调电压VOS过大比如5mV的话这样输出只有500mV，低于实际输出电压导致后级电路工作异常。因此需要选择更低VOS的运放。BL370x/371X系列运放的VOS低至±0.6mV，可以满足大部分应用。　　3、输入轨到轨　　应用场景3：　　在许多单电源供电的应用要求输入共模电压范围扩展到一个电源轨(通常为地)。低边电流检测应用就是这样的例子(如图3)。　　图3 低边检测应用原理图　　在单电源供电的应用中，通常没有足够多的电源给芯片提供+VS/2的共模电压(运放理想工作状态)。一般共模工作电压通常为地，这样就要求芯片能够工作比较宽的输入共模电压范围，BL370x/371x可以支持-0.1～+VS+0.1的宽共模输入电压范围。　　4、超强的驱动能力　　应用场景4：　　在部分应用领域的负载有可能是比较大的容性负载，如果运放自身的驱动能力不够，这样就要额外增加一级驱动放大电路，BL370x/371x具有高达100mA(Typ)超强的电流驱动能力，无需增加驱动放大电路。全温度范围驱动能力如下图4。　　图4 全温度范围驱动能力测试结果　　5、宽工作温度范围　　应用场景5：　　在大部分工业应领域对芯片的工作温度范围要求极高。BL370x/371x系列在-40～125℃的工作温度范围内的关键电性能指标(IQ、Vos、Isink、Isoure、VOH、VOL)随温度变化很小，满足工业应用需求。　　6、多种封装形式　　BL370x/371x系列提供一系列市场上主流封装形式可供客户选择，如下图5所示。　　上海贝岭推出的低噪声运放系列支持输入、输出轨到轨，宽工作电压范围：2.1V-5.5V，具有低至0.25mV(典型值)的失调电压以及6.5nV/ @1kHz的噪声谱密度,这些优异的特性使得BL370x/371x系列运放成为低噪声系统设计的理想选择(表1低噪声运放系列选型表)，可以支持工业级温度范围(-40℃至+125℃)，适应于更苛刻的工作环境。　　主要应用领域:　　电机控制　　大家电　　储能电源　　激光测距仪　　工业自动化
2024-12-20 17:16 reading：798
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