近日，由國家半導體照明工程研發及產業聯盟（CSA）與第三代半導體產業技術創新戰略聯盟（CASA）主辦，南方科技大學微電子學院與北京麥肯橋新材料生產力促進中心有限公司共同承辦的第十七屆中國國際半導體照明論壇（SSLCHINA 2020）暨2020國際第三代半導體論壇（IFWS 2020）在深圳會展中心召開。

期間，由廣東芯聚能半導體有限公司、英諾賽科(珠海)科技有限公司、中電化合物半導體有限公司共同協辦的“新一代電源及充電應用峰會”上，許繼電氣股份有限公司陳天錦分享了碳化硅器件在高性能充電系統中的應用。
 

降低電動汽車運行損耗，提高其經濟性，是推動電動汽車發展的關鍵因素之一。充電設施的建設應優先考慮電能轉換效率高、成本低的設備。目前充電站平均效率85-90%，直接影響了用戶充電成本和投資收益，制約了產業發展。

充電模塊是充電樁的“心臟”，充電模塊的性能不僅直接影響充電樁整體性能，同樣也關聯著充電安全問題；充電模塊占整個充電樁整機成本的1/3以上，也是充電樁的關鍵技術核心之一。目前還存在效率低、噪音大、故障率高、接口不兼容等問題。

雙向充放電功率模塊生產廠家較少，還存在成本高、效率低、體積大等問題，產品成熟度相對較低，亟需開展高性能充放電模塊研制，支撐V2G產業化應用。
 

無線充電可實現電動車全自動充電，顯著提升充電的便捷性，滿足未來自動駕駛汽車和共享汽車的自動充電需求。需解決效率低、電磁環境安全、互操作性差、標準缺乏等問題。面向市場需求，亟待研發高性能無線充電系統。

SiC器件具有高禁帶寬度、擊穿場強、熱導率、電子漂移速度等材料特性，具有高擊穿電壓、開關頻率、工作溫度、功率密度等器件優勢。
 

SiC器件應用成效來看，20kW全碳化硅充電模塊的前級AC/DC采用三相PWM整流電路，1200V/40mΩ器件并聯，開關頻率35kHz，后級DC/DC采用兩電平交錯并聯LLC電路，開關頻率120kHz~300kHz，峰值效率97.3%，滿載效率96.7%。

20kW全碳化硅充放電模塊的前級AC/DC采用三相PWM整流電路，后級DC/DC采用兩電平交錯并聯雙有源全橋雙向LLC電路，設計滿載效率大于96%；采用低轉速風機，結合風機調速，滿足白天低于55dB，夜晚低于45dB。
 

報告指出，SiC和Si功率器件在充電領域具各優勢，市場接受程度取決于SiC/Si器件的性價比；國產SiC器件的可靠性已滿足高性能充電模塊的應用要求，SiC二極管已經量產，SiC MOSFET有望2021年量產；SiC器件在V2G模塊、無線充電領域等高端電源領域的應用，隨著V2G樁、無線充電的產業化有望大量應用；2025年將會是一個SiC功率器件的爆發點，6寸襯底高度成熟，工藝制造水平達到了一定高度，SiC晶圓價格也降到市場能夠完全接納的地步。
 

 

（內容根據現場資料整理，如有出入敬請諒解）