国产低成本IGBT、MOS模块在充电桩、电机控制中的实战案例

发布时间：2024-08-9 阅读量：5309 来源: 我爱方案网作者: bebop

导读：随着电动车市场的扩张，高功率充电桩的设计对MOSFET和IGBT提出了更高的能效和稳定性要求。MOSFET/IGBT需要在高电压和高电流环境下提供高效的电能转换，同时最小化能源损耗和热量产生，确保系统的运行效率。此外，良好的热稳定性是硬性指标，因为充电桩必须在长时间工作的高温条件下保持性能不衰退，避免因热量积聚而导致的性能不稳定甚至损坏。最后，电气性能的可靠性也同样重要，MOSFET在充电桩中必须展现出低导通电阻和快速开关能力，以保证在频繁的充放电过程中充电桩的高效和响应速度，确保用户体验和设备的长期稳定运行。

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上海贝岭是国内领先的集成电路研发企业，具备独立的MOSFET和IGBT芯片设计能力，掌握屏蔽栅功率MOSFET、超级结功率MOSFET、IGBT等器件技术。

公司持续推进高端MOSFET、IGBT的开发和产业化，已推出先进的屏蔽栅功率MOSFET、超级结功率MOSFET和IGBT产品，拥有覆盖30V~1500V电压范围、10A~150A电流范围的多款细分型号，部分产品的参数性能与国外一线品牌同类产品基本相当，公司中压功率MOSFET完成屏蔽栅技术开发，相关产品已成功导入终端客户并实现量产，公司IGBT产品完成Trench FS技术开发，已在汽车点火系统、车载空调等终端实现设计导入，并开始量产，其他多功率产品已经陆续进入功率电源、电机控制和充电桩等市场。

我爱方案网成功地配合上海贝岭在高压的充电桩、高铁、地铁、光伏逆变器等领域导入IGBT，并形成一批实战方案。今天介绍600V以上高压IGBT的DI项目。

充电桩应用

针对直流充电桩领域，贝岭可提供完整的芯片选型解决方案，覆盖功率链和信号链等众多产品，产品型号完善、性能优异。贝岭功率器件与积塔半导体深度融合，包含MOSFET、IGBT、等全系列产品，为高可靠直流充电模块设计提供助力，具体选型如表1所示：

应用案例：

贝岭大电流驱动型IGBT：BLG40T120

针对三相逆变焊机的普遍需求，上海贝岭推出了型号为BLG40T120的1200V/40A高速IGBT器件。该器件具有开关速度快、关断损耗小等特点，可满足客户大功率和高效率设计要求。目前，该IGBT产品已在国内部分焊机客户批量使用。

应用场景：

三相逆变焊机、空调PTC

产品特点/优势：

1.上海贝岭1200V/40A IGBT产品BLG40T120采用了沟槽栅场终止结构和特殊工艺控制，优化了VCE(on)和Eoff参数，提升了产品的可靠性。

2.BLG40T120具有较小的寄生电容，保证了器件有更高的开关速度。

3.BLG40T120具有较小的IGBT器件关断损耗和通态损耗，搭配正向压降较低的续流二极管，显著减小了器件的总损耗。开关损耗的减小可间接提高开关频率。

4.BLG40T120具有较低的Qg ，有助于降低对栅极驱动的功率能力的要求，更易驱动。

贝岭电机驱动用IGBT:BLG15T65

针对中小功率电机驱动系统具体要求，上海贝岭推出了新的650V 15AIGBT产品BLG15T65以及。通过改善Vce-Eoff的折中性能，实现了低Vce(on)和高可靠性，降低了IGBT器件通态损耗。市场工业缝纫机驱动器主流方案拆解后如图3所示。

市场主流工业缝纫机驱动器

应用场景：

工业缝纫机、园林水泵，充电机，变频器，逆变器，焊机等。

产品特点/优势：

1.BLG15T65有更低的导通压降Vce（sat），可显著降低器件工作时通态损耗。

2.BLG15T65具有较小的寄生电容，这保证了器件有更高的开关速度，可以适应更高的开关频率和较低的开关损耗（Eon/Eoff）。

3.BLG15T65较低的Qg 也有助于降低对栅极驱动的功率能力的要求，驱动更容易。

4.BLG15T65在开关损耗和通态损耗都有较好表现，真实应用中替换竞品后温升效果会有明显改善。

贝岭燃油发动机点火器IGBT：BLG3040,BLQG3043,BLQG3040A

目前燃油发动机和汽车发动机的点火器主要采用“插接式”线圈，消除高压接线，并集成绝缘栅双极型晶体管(IGBT)器件及其驱动电路，使汽车点火系统更加紧凑和简单。

BLG3040,BLQG3043,BLQG3040A是上海贝岭推出的400V 300mJ燃油、汽车点火IGBT产品，具有自钳位功能，低导通压降，高钳位能量以及ESD保护功能，可应用于燃油发动机点火控制器。

基于IGBT器件的汽车点火器电路原理图和某品牌汽车点火器内部电路板的实物图分别如图2和图3所示。

点火电路原理图

点火器电路板实物图

应用场景：

燃油发动机点火控制器，线圈接通插头应用

产品特点/优势：

1.击穿电压高，可提供更高的点火电压；

2.阈值电压VTH低，可兼容逻辑电平，使驱动电路更简单，降低系统成本；

3.饱和压降VCE(SAT) 低，可减小IGBT导通损耗，降低器件工作温升；

4.自钳位开关能量ESCIS和自钳位开关电流ISCIS耐受能力强；

5.产品的温升表现优于主流厂商产品

6.严格按照汽车行业分立半导体器件可靠性标准AEC-Q101进行了可靠性认证

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