Vad är trenden för diodanvändning i nya laddningsstationer för energifordon?

1, Teknologisk iteration: Uppgradering från traditionella-kiselbaserade till halvledare med breda bandgap
Traditionella-kiselbaserade dioder har länge dominerat marknaden för laddningshögar på grund av deras låga kostnad och mogna teknik. Men med utvecklingen av nya energifordon mot hög spänning och hög effekt, blir prestandaflaskhalsen för kisel-baserade dioder allt mer framträdande. Till exempel, i 800V hög-snabbladdningsscenariot leder den höga omvända återställningsförlusten och den låga växlingsfrekvensen för kisel-baserade dioder till en minskning av systemets effektivitet, medan stabilitetsproblem i miljöer med hög-temperatur också begränsar deras användning.

Framväxten av halvledarmaterial med breda bandgap som kiselkarbid (SiC) och galliumnitrid (GaN) har gett en ny riktning för uppgradering av diodteknologi. Med SiC Schottky-dioder som exempel har de följande fördelar:

Lågt motstånd: Den kritiska nedbrytningsfältstyrkan för SiC-material är 10 gånger den för kisel, vilket kan uppnå ett tunnare driftlager och därigenom minska motståndet och energiförlusten.
Högfrekvensomkopplingsegenskaper: Den omvända återhämtningstiden (t_rr) för SiC-dioder är nära noll, vilket ökar omkopplingsfrekvensen avsevärt och anpassar sig till kraven för hög-laddningsmoduler.
Hög temperaturbeständighet: SiC-enheter kan fungera stabilt i miljöer över 200 grader, vilket minskar komplexiteten i värmeavledningsdesignen och förbättrar systemets tillförlitlighet.
Enligt marknadsundersökningsinstitutioners förutsägelser kommer den globala marknadsstorleken för SiC-dioder att överstiga 3 miljarder US-dollar år 2026, med en sammansatt årlig tillväxttakt på 15 %, varav laddningshögen kommer att stå för mer än 30 %. Inhemska företag som Silanwei och Yangjie Technology har uppnått massproduktion av SiC Schottky-dioder och gradvis infört scenarier med högt värde- som laddningshögar och OBC (-ombordladdare).

2, Materialinnovation: Samverkansoptimering av förpackningsteknik och värmeavledningsdesign
Förbättringen av diodprestanda är inte bara beroende av materialinnovation, utan kräver också samarbetsoptimering av förpackningsteknik och värmeavledningsdesign. Vid tillämpning av laddstationer måste dioder tåla svåra förhållanden som hög ström, hög spänning och hög-frekvensomkoppling, och traditionella förpackningsformer (som DO-41, TO-220) kan inte längre uppfylla kraven. För närvarande accelererar branschen sin utveckling mot följande riktningar:

Kompakt förpackning: DFN (dubbel-sidig platt utan stift), SODFL (small patch diode) och andra förpackningsformer har blivit det föredragna valet för PCB-layouter med hög-densitet på grund av deras ringa storlek och låga parasitära parametrar. Till exempel kan DFN-förpackade dioder minska enhetsstorleken till 1/5 av traditionella produkter och samtidigt förbättra värmeavledningseffektiviteten.
Förpackningar med hög värmeavledning: För hög-laddningsmoduler förbättrar företag diodernas värmeledningsförmåga genom att använda material som kopparsubstrat och keramiska förpackningar. Till exempel kan en keramiskt inkapslad SiC-diod som utvecklats av ett visst företag minska temperaturökningen med 40 grader och förbättra systemets effektivitet med 2 % jämfört med traditionella kiselbaserade-enheter i ett 350 kW ultrasnabb laddningsscenario.
Integrerad design: integrera flera diodenheter i en enda modul, eller paketera dem tillsammans med MOSFET och drivkrets för att bilda ett kraftenhetskomplex (som IPM-modul), vilket kan förenkla kretsdesign, minska parasitisk induktans och förbättra systemets tillförlitlighet.
3, Expansion av applikationsscenario: från laddningsmodul till fullständigt kedjeskydd
Med uppgraderingen av laddstationstekniken sträcker sig tillämpningsscenarierna för dioder från traditionella laddningsmoduler till hela kedjan, och täcker flera aspekter som strömhantering, elektromagnetisk kompatibilitet (EMC) och säkerhetsskydd

Strömhantering: I PFC-kretsar (Power Factor Correction) kan snabbåterställningsdioder i kombination med SiC MOSFET:er uppnå hög-effektivitet och låg övertonsenergiomvandling, vilket uppfyller kraven i IEC 61000-3-2-standarden.
Elektromagnetisk kompatibilitet: TVS (transient voltage suppression) dioder, med sin nanosekunders svarshastighet, kan effektivt undertrycka överspänningar som genereras när laddstationer är anslutna till fordon, vilket skyddar nedströmskretsen från skador. Till exempel har en 5kW TVS-diod utvecklad av ett visst företag en spännspänningsnoggrannhet på ± 5% och en ökad överspänningsabsorptionskapacitet på 10kA.
Säkerhetsskydd: Vid laddningspistolens gränssnitt kan dioduppsättningen bilda antireverserings- och överspännings-/överströmsskyddskretsar för att förhindra skador på utrustningen orsakade av felaktig funktion. Till exempel använder en viss bilmodells laddningssystem dubbelriktade TVS-dioder för att klämma in backspänningen inom ett säkert område, vilket undviker risken för överladdning av batteripaketet.