Qual é a tendência do uso de diodos em novas estações de recarga de veículos de energia?

1, Iteração tecnológica: atualização de semicondutores tradicionais baseados em silício-para semicondutores de banda larga
Os diodos tradicionais-baseados em silício dominam há muito tempo o mercado de pilhas de carregamento devido ao seu baixo custo e tecnologia madura. No entanto, com o desenvolvimento de novos veículos de energia em direção à alta tensão e alta potência, o gargalo de desempenho dos diodos baseados em silício-está se tornando cada vez mais proeminente. Por exemplo, no cenário de carregamento rápido de alta-tensão de 800 V, a alta perda de recuperação reversa e a baixa frequência de comutação dos diodos baseados em silício- levam a uma diminuição na eficiência do sistema, enquanto problemas de estabilidade em ambientes-de alta temperatura também limitam sua aplicação.

O surgimento de materiais semicondutores de banda larga, como carboneto de silício (SiC) e nitreto de gálio (GaN), forneceu uma nova direção para a atualização da tecnologia de diodos. Tomando como exemplo os diodos SiC Schottky, eles apresentam as seguintes vantagens:

Baixa resistência: A força crítica do campo de ruptura do material SiC é 10 vezes maior que a do silício, o que pode atingir uma camada de deriva mais fina, reduzindo assim a resistência e a perda de energia.
Características de comutação de alta frequência: O tempo de recuperação reversa (t_rr) dos diodos SiC é próximo de zero, aumentando significativamente a frequência de comutação e adaptando-se aos requisitos dos módulos de carregamento de alta-frequência.
Resistência a altas temperaturas: os dispositivos SiC podem operar de forma estável em ambientes acima de 200 graus, reduzindo a complexidade do projeto de dissipação de calor e melhorando a confiabilidade do sistema.
De acordo com as previsões das instituições de pesquisa de mercado, o tamanho do mercado global de diodos SiC excederá 3 bilhões de dólares americanos até 2026, com uma taxa composta de crescimento anual de 15%, dos quais o campo de pilha de carregamento será responsável por mais de 30%. Empresas nacionais como Silanwei e Yangjie Technology alcançaram a produção em massa de diodos SiC Schottky e introduziram gradualmente cenários-de alto valor agregado, como pilhas de carregamento e OBC (carregadores-de bordo).

2, Inovação de Materiais: Otimização Colaborativa de Tecnologia de Embalagem e Design de Dissipação de Calor
A melhoria do desempenho do diodo não depende apenas da inovação de materiais, mas também requer otimização colaborativa da tecnologia de embalagem e do design de dissipação de calor. Na aplicação de estações de carregamento, os diodos precisam suportar condições adversas, como alta corrente, alta tensão e comutação de alta{1}}frequência, e as formas de embalagem tradicionais (como DO-41, TO-220) não são mais capazes de atender aos requisitos. Atualmente, a indústria está acelerando sua evolução nas seguintes direções:

Embalagem compacta: DFN (dupla-face plana sem pinos), SODFL (pequeno patch diodo) e outras formas de embalagem tornaram-se a escolha preferida para layouts de PCB de alta-densidade devido ao seu tamanho pequeno e baixos parâmetros parasitas. Por exemplo, os diodos encapsulados DFN podem reduzir o tamanho do dispositivo para 1/5 dos produtos tradicionais, ao mesmo tempo que melhoram a eficiência da dissipação de calor.
Embalagem de alta dissipação de calor: para módulos de carregamento de alta-potência, as empresas melhoram a condutividade térmica dos diodos usando materiais como substratos de cobre e embalagens de cerâmica. Por exemplo, um diodo de SiC encapsulado em cerâmica desenvolvido por uma determinada empresa pode reduzir o aumento de temperatura em 40 graus e melhorar a eficiência do sistema em 2% em comparação com dispositivos tradicionais-baseados em silício em um cenário de carregamento ultrarrápido de 350 kW.
Design integrado: integre várias unidades de diodo em um único módulo ou empacote-as junto com o MOSFET e o circuito de acionamento para formar um complexo de dispositivos de energia (como o módulo IPM), que pode simplificar o projeto do circuito, reduzir a indutância parasita e melhorar a confiabilidade do sistema.
3, Expansão do cenário de aplicação: do módulo de carregamento à proteção completa da cadeia
Com a atualização da tecnologia das estações de carregamento, os cenários de aplicação dos diodos estão se estendendo dos módulos de carregamento tradicionais para toda a cadeia, cobrindo vários aspectos, como gerenciamento de energia, compatibilidade eletromagnética (EMC) e proteção de segurança.

Gerenciamento de energia: em circuitos PFC (correção de fator de potência), diodos de recuperação rápida combinados com MOSFETs de SiC podem alcançar alta-eficiência e baixa conversão de energia harmônica, atendendo aos requisitos do padrão IEC 61000-3-2.
Compatibilidade eletromagnética: Os diodos TVS (supressão de tensão transitória), com sua velocidade de resposta de nanossegundos, podem suprimir efetivamente os surtos de tensão gerados quando as estações de carregamento estão conectadas aos veículos, protegendo o circuito a jusante contra danos. Por exemplo, um diodo TVS de 5kW desenvolvido por uma determinada empresa tem uma precisão de tensão de fixação de ± 5% e uma capacidade aumentada de absorção de surtos de 10kA.
Proteção de segurança: Na interface da pistola de carregamento, o conjunto de diodos pode formar circuitos de proteção anti-reversão e sobretensão/sobrecorrente para evitar danos ao equipamento causados ​​por operação incorreta. Por exemplo, o sistema de carregamento de um determinado modelo de carro utiliza diodos TVS bidirecionais para fixar a tensão reversa dentro de uma faixa segura, evitando o risco de sobrecarga da bateria.