Карбид кремния для быстрой зарядки электромобилей
Станции быстрой зарядки постоянного тока могут заряжать электромобили (EV) всего за 30 минут, минуя бортовое зарядное устройство (OBC) для быстрой прямой зарядки аккумулятора.
Заменив традиционные кремниевые компоненты карбидом кремния Wolfspeed, в конструкциях быстрых зарядных устройств постоянного тока можно добиться значительного повышения эффективности системы, удельной мощности и надежности. Эти конструкции быстрых зарядных устройств обычно состоят из групп блоков преобразования мощности, каждый из которых имеет мощность от 20 до 60 кВт.
Преимущество карбида кремния Wolfspeed* для быстрой зарядки электромобилей
- КПД выше примерно на 1–2 %, удельная мощность выше на 35–50 % при сравнимых затратах на систему
- Меньшее общее охлаждение системы, меньший и более дешевый механический корпус
- Обеспечивает лучшую двунаправленную зарядку для возможности Vehicle to Grid (V2G)
*Преимущества карбида кремния по сравнению с конкурирующими кремниевыми решениями
Карбид-кремниевые силовые модули Wolfspeed WolfPACK™
Силовые модули Wolfspeed на основе карбида кремния (SiC) могут обеспечить более простую топологию схемы быстрой зарядки с использованием меньшего количества компонентов при очень высокой эффективности (97,0% пикового значения) и частоте переключения более чем в два раза выше (45–250 кГц). Более высокая частота позволяет использовать магниты и конденсаторы меньшего размера, что, в свою очередь, делает систему меньше, легче и дешевле.
Силовые модули Wolfspeed WolfPACK™ FM3 и GM3 идеально подходят для приложений средней мощности, включая быструю зарядку электромобилей.
Модули поставляются в полумостовой конфигурации MOSFET и в конфигурациях из шести блоков с различными вариантами мОм. Устройства имеют конструкцию без опорной плиты, компактные размеры и штифты с прессовой посадкой, обеспечивающие эффективную и мощную работу, сохраняя при этом простоту компоновки системы для процессов проектирования и сборки.
Семейство продуктов включает в себя высокоэффективные подложки из нитрида алюминия (AlN), которые могут снизить тепловое сопротивление более чем на 50% и обеспечить в 7 раз более высокую теплопроводность по сравнению с глиноземом.
| R(ON) AT 25°C | PRODUCT SKU | CONFIGURATION | PACKAGE | BLOCKING VOLTAGE |
|---|---|---|---|---|
| 11mΩ | CAB011M12FM3 | Half-Bridge | FM3 | 1200V |
| 16mΩ | CAB016M12FM3 | Half-Bridge | FM3 | 1200V |
| 21mΩ | CCB021M12FM3 | 6-pack | FM3 | 1200V |
| 32mΩ | CCB032M12FM3 | 6-pack | FM3 | 1200V |
| 6mΩ | CAB006M12GM3 | Half-Bridge | GM3 | 1200V |
| 8mΩ | CAB008M12GM3 | Half-Bridge | GM3 | 1200V |
| 6mΩ | CAB006A12GM3 | Half Bridge (AlN substrate) |
GM3 | 1200V |
| 8mΩ | CAB008A12GM3 | Half Bridge (AlN substrate) |
GM3 | 1200V |
Эталонный проект быстрой зарядки: SiC Active Front End (AFE) мощностью 25 кВт
Эталонный проект CRD25AD12N -FMC демонстрирует применение силовых модулей WolfPACK™ компании Wolfspeed для создания двунаправленного активного внешнего интерфейса (AFE) с высокой плотностью мощности, который можно применять для быстрой зарядки электромобилей (EV).
Эта конструкция идеальна для масштабирования до более высоких уровней мощности за счет чередования нескольких AFE мощностью 25 кВт. Использование одного силового модуля с изолированной подложкой упрощает конструкцию системы с помощью широко используемых методов управления температурным режимом.
Полный стек включает в себя: модули Wolfspeed, драйверы затворов Skyworks Si823H-AAWA-KIT , радиатор, магниты, силовые печатные платы, датчики напряжения/тока и контроллер.
Рисунок 1: Упрощенная блок-схема преобразователей мощности для быстрой зарядки постоянного тока электромобиля.
Решения Skyworks Inc.
Изолирующие продукты Skyworks надежны, высокопроизводительны и прочны. Благодаря более чем одному миллиарду развернутых каналов и более чем десятилетней проверенной технологии, нашим решениям для изоляции доверяют промышленные и автомобильные клиенты по всему миру.
Плата драйвера затвора Si823Hx компании Skyworks предназначена для взаимодействия с платами оценки индуктивной нагрузки Wolfspeed для динамического тестирования модулей Wolfspeed WolfPACK™.
Плата оснащена двухканальным драйвером затвора Si823H2x со встроенным контролем мертвого времени и защитой от перекрытия для безопасного управления модулями. Он также использует цифровой изолятор Si88421x со встроенным преобразователем постоянного тока для изоляции температурной обратной связи и обеспечения встроенного изолированного источника питания затвора. Настраиваемые пользователем резисторы затвора, светодиоды состояния и контрольные точки делают оценку и создание прототипов простыми и эффективными.
Получите инструменты, необходимые для оценки и оптимизации характеристик переключения силовых модулей Wolfspeed WolfPACK™ FM3 и GM3 из карбида кремния.
| PART NUMBER | CIL BOARD | DIFFERENTIAL TRANSCEIVER |
SKYWORKS GATE DRIVER |
WOLFSPEED GATE DRIVER |
|---|---|---|---|---|
| CAB011M12FM3 | KIT-CRD-CIL12N-FMA | CGD12HB00D | Si823H-AAWA-KIT | CGD1700HB2M-UNA |
| CAB016M12FM3 | KIT-CRD-CIL12N-FMA | CGD12HB00D | Si823H-AAWA-KIT | CGD1700HB2M-UNA |
| CCB021M12FM3 | KIT-CRD-CIL12N-FMC | CGD12HB00D (3pcs) | Si823H-ABWA-KIT (3pcs) | CGD1700HB2M-UNA (3pcs) |
| CCB032M12FM3 | KIT-CRD-CIL12N-FMC | CGD12HB00D (3pcs) | Si823H-ABWA-KIT (3pcs) | CGD1700HB2M-UNA (3pcs) |
| CAB006M12GM3 | KIT-CRD-CIL12N-GMA | CGD12HB00D | Si823H-ABWA-KIT | CGD1700HB2M-UNA |
| CAB008M12GM3 | KIT-CRD-CIL12N-GMA | CGD12HB00D | Si823H-ABWA-KIT | CGD1700HB2M-UNA |
| CAB006A12GM3 | KIT-CRD-CIL12N-GMA | CGD12HB00D | Si823H-ABWA-KIT | CGD1700HB2M-UNA |
| CAB008A12GM3 | KIT-CRD-CIL12N-GMA | CGD12HB00D | Si823H-ABWA-KIT | CGD1700HB2M-UNA |