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:1589

  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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上海贝岭荣获“第三届国新杯·ESG卓越央企金牛奖”
2025-12-04 16:17 reading:205
上海贝岭推出BL380X系列高精度零漂移工业级运放
  引言  在现代电子系统设计中,运算放大器作为信号处理的核心元件,其性能直接决定了信号链路的品质与输出信号的可靠性。尤其在工业测量、医疗电子、仪表仪器等高精度应用场景中,对运放芯片的低失调低温漂特性、长期稳定性及复杂环境适应性提出了严苛要求。上海贝岭高精度零漂移系列运算放大器BL3801/BL3802/BL3804(合称BL380X),凭借其优异的性能,为设计工程师提供了一个理想的解决方案。  产品特性  BL380X是1.8MHz增益带宽积的高性能运算放大器,工作温度范围支持-40℃至+125℃,支持多通道,多种封装,能够满足多种应用场景下对信号处理精度和工作温度的严苛要求。  BL3801内含单通道运算放大器、BL3802内含双通道运算放大器、BL3804内含四通道运算放大器,运算放大器的性能一致。  特性如下:表/1(规格参数)  典型应用原理图如下:图1 BL308X典型应用原理图  产品优势  • 极致精度表现:在 5V 供电条件下,典型失调电压仅 10μV,-40℃至 + 125℃工作温度内最大值不超过 30μV,配合0.01µV/℃的低温漂特性,彻底解决了通用运放因温度波动导致的误差累积问题。  • 信号高还原:轨到轨输入/输出特性可充分利用电源范围,配合 145dB 的信号电压增益与 115dB 的电源抑制比(PSRR),确保微弱信号的完整放大与还原。  • 可靠稳定运行:ESD(HBM)水平可达到±8KV,LU可达±800mA, 0.1ms 的过载恢复时间实现快速信号响应,保证系统可靠运行,180μA 的典型静态功耗兼顾性能与能效。  行业应用  BL380X的核心优势特性可以解决行业痛点,在工业控制、医疗仪器等对精度要求严苛的领域,BL380X的性能优势转化为实实在在的设计价值。  • 工业测量的 “稳定器”:针对压力传感器、应变计等设备在 - 40℃至 + 125℃工业环境中的长期运行需求,其超低失调电压与低温漂特性可将信号调理误差控制在μV 量级,使系统的测量精度得到提升。  • 医疗电子的 “精准镜”:在心电图、便携式血糖仪等医疗设备中,0.5nA 的低输入偏置电流特性可精准放大传感器输出的 nA 级微电流信号,将血糖、心率等生理参数的测量误差控制在更小的范围内,同时 180μA 低功耗设计延长设备续航时间。  • 测试仪器的 “灵敏度放大器”:在数字万用表、数据采集卡等设备中,10μV 失调电压与高增益特性支持 μV 级电压测量,配合轨到轨输入 / 输出能力,帮助仪器实现更高的测量分辨率。  支持多种封装  应用领域  工业测量、医疗电子、仪表仪器和物联网采集终端  上海贝岭提供系列化的产品选择,专业的技术支持,以及稳定的供应,为用户的产品设计和批量使用保驾护航。  订购型号与封装信息表/2(选型列表)
2025-12-04 13:56 reading:212
上海贝岭650V FBL系列IGBT 赋能伺服控制器
  一、概述  中国产业升级持续提速,制造业智能化、自动化迈入新阶段,市场对高精度电机控制器的需求日益迫切。伺服控制器作为精准控制与自动化生产的核心部件,其市场规模正随产业升级浪潮持续扩大。在机器人等热门领域,高性能伺服控制器是实现设备精准动作、复杂任务执行的关键支撑。功率器件作为伺服控制器的核心组成,直接决定产品的功率输出、控制精度与运行可靠性。依托多年设计与生产积淀,上海贝岭针对性优化产品参数,面向高性能伺服控制器场景推出 650V FBL 系列 IGBT 产品。该系列产品电流等级覆盖 8A-30A,可充分匹配伺服控制器的核心性能需求。  二、伺服控制器应用拓扑  伺服控制器的控制核心基于闭环反馈控制,微处理器(MCU)通过实时对比上位机给出的指令信号和电流、位置传感器反馈的电流、位置信号,动态调节输出功率,使得电机能够精准执行位置、速度或力矩指令。由隔离驱动器驱动和六颗绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT)组成的三相逆变桥是精准控制的核心。图1 伺服控制器拓扑图  三、贝岭IGBT技术平台  650V FBL系列产品基于贝岭G2 Trench FS IGBT工艺平台,对标市场主流的4代产品工艺,采用微沟槽工艺,正面结构采用精心设计的“Gate沟槽+dummy沟槽” 比例,背面采用优化的H FS工艺,使得产品在导通压降Vce(sat) 与开关损耗Esw之间取得良好折衷,以及优秀的短路能力;终端采用优化的“FLR+场板技术”,可实现175℃的最高工作结温,并且可以通过HV-H3TRB的加严可靠性测试。  四、650V FBL系列产品核心优势  能效领跑——低饱和压降Vce(sat)和低正向压降VF  在伺服控制器应用中,典型开关频率范围为8-16kHz,IGBT和与其并联的快恢复二极管(Fast Recovery Diode, FRD)的导通损耗Econ占器件总体损耗的比例较高。IGBT的导通压降Vce(sat)和FRD的正向压降VF是影响导通损耗Econ的关键参数。图2和图3分别展示了在节温25℃和125℃时,贝岭 FBL系列产品和市场主流IGBT系列产品导通压降Vce(sat)典型值的对比;图4和图5分别展示了在节温25℃和125℃时,FRD正向压降VF典型值的对比。在常温,高温下,贝岭 FBL系列产品的IGBT饱和压降和FRD正向压降均优于竞品,可直接减少伺服控制器导通损耗,不仅能降低设备运行时的能耗成本,还能减轻散热模块负担,缩小设备体积,延长整机寿命,提高系统可靠性。图2 25℃时IGBT饱和压降Vce(sat)典型值对比图3 125℃时IGBT饱和压降Vce(sat)典型值对比  *数据测试条件为相同封装,栅-发射极电压Vge为15V,测试电流Ic为各产品标称电流值图4 25℃时 FRD正向压降VF典型值对比图5 125℃时 FRD正向压降VF典型值对比  *数据测试条件为相同封装,测试电流IF为各产品标称电流值  动态性能升级——低开关损耗Esw  IGBT作为开关器件,其在应用中的开关损耗也不容忽视,图6 展示了在节温25℃时,贝岭FBL系列产品与竞品的开关损耗对比。在器件开通时刻电压压摆率相同的条件下,贝岭 FBL系列产品的开关损耗与竞品接近,其中10A 和30A 产品更具优势,可更好地适配伺服控制器高频开关需求,使得电机启停、转速调节响应更快,设备执行精准动作时更流畅,减少控制偏差。图6 25℃时 IGBT开关损耗对比  *数据测试条件为相同封装,栅-发射极电压Vge为15V/0V,测试电流Ic为各产品标称电流值,相同开通电压压摆率  抗短路能力强劲——超长耐受  贝岭650V FBL系列IGBT产品针对伺服控制器应用,着重优化器件的短路耐受能力,器件可在高栅极驱动电压(18V)和高节温(175℃)的双高条件下,依旧维持较长的短路时长,保障伺服控制器的安全运行。图7展示了BLG30T65FBL在420V 母线电压下(栅极驱动电压18V、节温175℃),器件短路耐受波形。即便在高温、高电压的恶劣工况下,也能避免器件因短路损坏,减少伺服控制器突发停机,降低产线运维成本。图7 BLG30T65FBL高温、高栅压下短路耐受波形  五、贝岭功率器件选型方案  上海贝岭针对伺服控制器、通用变频器、工业缝纫机、跑步机、通用风机、园林工具等应用设计有多条650V IGBT产品线,涵盖电流等级8A-80A器件,欢迎垂询!具体型号参考表1。在高压伺服驱动器中,除了核心的功率器件,高效可靠的电源管理和信号处理芯片同样是确保系统稳定、可靠运行的关键,上海贝岭可提供电机控制相关的完整配套解决方案,具体型号参考表2。表1 功率器件选型列表表2 贝岭电机控制系统选型列表
2025-12-02 11:36 reading:248
上海贝岭直流充电桩解决方案
  01 概述V2G示意图  随着电动汽车的普及,市场对高效率、快充基础设施的需求日益紧迫。新一代电动车续航与电池容量不断提升,亟需配套快速直流充电方案。  V2G(车辆到电网)技术进一步拓展了充电设施的功能边界,可将电动汽车电池电能回馈至电网,在用电高峰时提供支持。为实现这一功能,充电桩需集成双向转换器,使电动车不仅能充电,还能参与电网调节,提升电网对间歇性可再生能源的接纳能力。  02 充电桩电路拓扑充电桩电路拓扑图  直流充电桩分为前级AC/DC电路和后级DC/DC电路。交流/直流级(也称为 PFC 级)是电动汽车充电站中的第一级功率转换。它将来自电网的输入交流电源 (380– 415VAC) 转换为大约 800V 的稳定直流链路电压。前级拓扑主要有Vienna PFC和T 型 NPC PFC。  直流/直流级是电动汽车充电站中的第二级功率转换。它将 800V 的传入直流链路电压(对于三相系统)转换为较低的直流电压,以便为电动汽车的电池充电。后级电路拓扑主要有LLC电路和双有源桥。  03 上海贝岭IGBT技术特点  贝岭IGBT7 平台采用先进的沟槽场截止(T-FS)技术制成。充电桩应用开关频率较高,BLG80T65FDK7以较低的Vce(sat)和开关损耗,能降低充电器热量损耗提高效率。该器件在25℃和175℃下的trade-off曲线表现更优,体现出其在导通损耗与开关损耗之间的良好平衡,为高功率密度充电桩设计提供了理想的半导体解决方案。  产品特点:  ① 高开关频率  ② 产品耐压高  ③ 低饱和压降VCE (sat),VCE (sat)呈正温度系数,易于并联使用。  ④ 开关性能优化,低栅极电荷(Qg),低开关损耗  ⑤ 漏电小  ⑥ HV-H3TRB加严可靠性验证,保证极端运行环境下使用寿命  ⑦ 符合175℃结温的工业级考核标准  3.1 低开关损耗  在充电桩应用中,开关频率在20KHz—50KHz左右,其开关频率越高,开关损耗占比越高。在25℃和175℃条件下,我司BLG80T65FDK7产品Eon、Eoff和总损耗Ets均优于竞品H5系列。低开关损耗可提高充电桩系统的整体效率,并减轻散热负担,提高可靠性。  3.2 低饱和压降Vce(sat)  在温度25℃下,我司BLG80T65FDK7的Vce(sat)比竞品H5系列小16%左右。在温度175℃下,我司BLG80T65FDK7的Vce(sat)比竞品H5系列小14%左右。饱和压降明显优于竞品,有利于降低导通损耗。Vce正温度系数有利于单管并联使用,有利于两个IGBT的电流和温度达到一个动态平衡状态,从而避免了“电流集中”到某一个器件上导致过热损坏。  3.3 低漏电流Ices  常温25℃条件下,我司BLG80T65FDK7的BV曲线和竞品一致;高温175℃条件下,我司BLG80T65FDK7的漏电远小于竞品。对于充电桩这类要求持续高负荷运行的设备而言,BLG80T65FDK7较小的漏电特性可提高系统能效和稳定性。  04 上海贝岭SiC MOS技术特点  BLC16N120是一款N沟道增强型平面SiC MOSFET,采用第二代平面栅技术,具有低导通电阻、低电容、低栅极电荷、高开关频率和低开关损耗等优越性能。随着我国新能源汽车的发展,高转化效率、高功率密度的SiC MOSFET器件成为未来发展的必然趋势。本产品通过其创新性结构设计,可推动充电桩高效一体化高质量发展。  产品特点:  ① 高开关频率  ② 低导通损耗,低导通电阻  ③ RDS(ON)温升系数  ④ 低开关损耗  ⑤ 低Crss,可进一步提高系统效率  ⑥ 高Cgs设计,可抑制高速开关过程中的过冲现象  ⑦ HV-H3TRB加严可靠性验证,保证极端运行环境下使用寿命  ⑧ 符合175℃结温的工业级考核标准  4.1 低RDS(ON)温升系数  在温度25℃下,我司BLC16N120的Rdson与竞品C,R,I,Z相同。在温度175℃下,我司BLC16N120的Rdson 为22.4mΩ,比竞品C,R,I,Z低15%—45%左右。我司BLC16N120在175℃时Rdson为常温1.45倍,温升系数低,易于高功率密度并联使用,可降低充电桩系统温升。  4.2 低HDFM  ,是一个用于评估功率开关器件综合损耗的重要因数。该指标用于衡量器件的导通损耗和开关损耗,其数值越小,通常意味着器件在实际应用中的整体效率越高。我司BLC16N120的HDFM与竞品I相当,远低于竞品C,R,Z。  4.3 高抗串扰能力  对于充电桩高效率功率变换器而言,器件的抗串扰能力是系统鲁棒性与可靠性的核心指标。栅源电容与栅漏电容的比值(Cgs/Cgd)是衡量器件抗串扰能力的一个重要参数。该比值越大,通常表征器件的抗串扰能力越强。在全桥的拓扑结构中,器件具有高抗串扰能力,抵御桥臂直通风险的能力较强。  05 直流充电桩贝岭选型方案  为全面支持不同功率等级的充电桩设计,上海贝岭提供了覆盖650V与1200V电压等级的系列化半导体解决方案。该方案包含功率器件与关键IC芯片,为充电桩系统提供从功率转换到控制管理的完整技术支撑。功率器件包括高效IGBT、SiC MOS以及用于辅助电源的Planar MOS,满足主功率单元对高效率、高可靠性的要求。
2025-11-19 17:53 reading:340
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