【应用】这个完美的高防护等级解决方案成就了高性能的充电桩

时间： 2019-07-27 来源：世强作者：zyliuliu

技术问答

【摘要】传统充电桩电源模块的防护等级太低，导致其易受到外界恶劣环境的影响。而Vincotech高集成度IGBT模块、LAIRD优异的导热材料以及WIMA长寿命滤波电容，满足高防护等级充电模块的性能需求，为新一代的高性能充电桩提供完美的高防护等级解决方案。

近年来，随着国家对电动汽车的扶持力度越来越大，作为其配套充电设施的充电桩俨然成为一个新兴产业，街头矗立的充电桩也逐渐成为了一道靓丽的风景线。然而，随着充电桩的不断普及应用，其自身存在的一些隐患也渐渐暴露出来。

传统充电桩电源模块的防护等级太低，其散热风道与功率器件之间没有相互独立，风冷散热的同时也给内部的功率器件带来粉尘和水汽，从而使得功率器件更容易受到外界恶劣环境的影响。图1为传统的充电桩电源模块。

图1：传统的充电桩电源模块

传统充电桩电源模块问题多多？看看其需在哪些方面作改进！
根据目前厂家对返修的充电桩故障进行分析，发现充电模块损坏的主要原因是内部粉尘累积过多或受潮导致的功率器件管脚拉弧炸坏。因此，充电桩生产厂家开始寻求新的设计方案，目的是实现更高的防护等级，以应对复杂的室外环境。高防护等级充电模块给功率器件和系统散热带来了更高的要求。

首先，为了避免功率器件的管脚受到粉尘或水汽的影响而拉弧，要求散热风道与功率器件管脚之间互相独立，承载电子元器件的PCB板需要封闭空间。

其次，PCB放置在封闭空间，其板载的磁性元件（如DC/DC转换变压器、谐振电感、EMI滤波电感等）的散热问题需要解决。

最后，传统充电模块的滤波电容通常使用电解电容，其电解质在高温环境中容易挥发，影响整机的使用寿命。因此，需要更高性能的滤波电容来替代。

高集成度高导热长寿命，提供完美的高防护等级解决方案
为实现高防护等级充电模块的性能需求，功率器件厂家Vincotech、散热方案解决商Laird以及电容生产商WIMA都在不断进行技术改进，以帮助充电桩实现更高的性能。以下是该高防护等级充电模块解决方案的详细介绍。

功率器件厂家Vincotech为充电桩提供了15~100kW全功率范围的IGBT模块，包括三相Vienna PFC整流模块和三电平NPC逆变模块。其相对传统的Coolmos管方案来说，优势在于可以实现管脚与风道之间的独立，将IGBT固定在散热器上方，PCB板周围使用外壳进行封闭，可提高防护等级。下图为高防护等级模块IGBT安装图示。

图2：高防护等级模块IGBT安装图示

高防护等级充电模块内部的转换变压器、电感等磁性元件的散热问题，可通过Laird提供的导热材料实现更优良的散热：
1）变压器磁芯一般为EE或PQ型，其顶部是平的，可以使用Laird导热硅胶垫使其连接到外壳或散热器，型号推荐使用Tflex 600，其最大厚度为5mm，导热系数为3W/mK，材质柔软，粘合度很高。

2）谐振电感或EMI滤波电感一般是圆形磁芯或其他形状，可以使用Laird导热硅胶填充到电感与散热器之间的缝隙，型号推荐使用Tputty 508，这是一种胶状填充材料，其导热系数为3.7W/mK，对于不规则元件的散热非常有帮助。

3）充电模块内部安装循环散热风扇，使内部空气流动，热量均匀分布。

为解决电解电容电解质挥发问题，滤波电容推荐选用WIMA薄膜电容，其高温性能更加稳定，具有非常低的ESR（低至1mΩ），有利于整机寿命的提高。

综上所述，Vincotech高集成度IGBT模块、Laird优异的导热材料以及WIMA长寿命滤波电容，为新一代的高性能充电桩提供完美的高防护等级解决方案。

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选型指南 - LAIRD PDF 中文下载

【材料】LAIRD最新无硅导热界面材料Laird™ Tflex™ SF4和SF7，兼具优异压缩性能和卓越热阻表现

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【选型】Parker Chomerics（派克固美丽）热管理材料选型指南

目录- 产品简介热传递基础填缝材料 THERM-A-GAP™569,570,579,580,热垫片 THERM-A-GAP™974,G974,976,高性能热垫片 THERM-A-GAP™T63X系列,可涂布填缝材料 THERM-A-GAP™TP575NS,无硅热垫片 THERM-A-GAP™174,274,574,热垫片 THERMFLOW®相变垫片 HERMATTACH®热粘合带 THERM-A-FORM™可现场固化的灌注和底部填充材料导热脂和导热胶绝缘垫片 CHO-THERM®商用热绝缘垫片 CHO-THERM®高能热绝缘垫片 T-WING®和C-WING™薄型散热器热管理词汇表安全指南

型号- 65-00-T6XX-0030,WW-XX-5442-ZZZZ,WW-XX-D426-ZZZZ,T500,69-XX-20684-ZZZZ,WW-XX-D387-ZZZZ,69-12-XXXXX-A274,WW-XX-D390-ZZZZ,WW-XX-4659-ZZZZ,61 - 07 - 0909 - G570,69-XX-20698-ZZZZ,6WWXXYYYYZZZZ,T630,WW-XX-D409-ZZZZ,WW-XX-YYYY-ZZZZ,WW-XX-D6875-ZZZZ,WW-XX-D375-ZZZZ,WW-XX-D410-ZZZZ,69-XX-20686-ZZZZ,WW-XX-D424-ZZZZ,THERM-A-FORM™ T64X,69-11-25177-T630,65-00-T6XX - 0030,65-00-T670-3790,WW-XX-D399-ZZZZ,T63X,T404,T647,60-12-20264-TW10,69-11-24419-T630,T405,T646,T766,T644,T642,WW-XX-D385-ZZZZ,62-20-23116-T274,69-11-27155-575NS,69-12-22745-CW10,69 - 12 - XXXXX - A569,WW-XX-D414-ZZZZ,65-00-YYYY-ZZZZ,T650,T636,T635,WW-XX-D389-ZZZZ,65-00-T6XX - 0010,575-NS,WW-XX-D407-ZZZZ,62-16-23115-A274,WW-XX-8531-ZZZZ,WW-XX-D392-ZZZZ,WW-XX-D373-ZZZZ,69-11-27156-575NS,65-00-1642-0000,60-12-20267-TW10,T64X,69-11-27157-575NS,WW-XX-D379-ZZZZ,62-13-23114-T274,WW-XX-D396-ZZZZ,WW-XX-D382-ZZZZ,WW-XX-D418-ZZZZ,WW-XX-D403-ZZZZ,60-XX-YYYY-ZZZZ,274,WW-XX-4306-ZZZZ,62-04-23111-A274,65-00-1641-0000,65-00-T644-0045,WW-XX-402-ZZZZ,62-16-23115-T274,69-XX-20675-ZZZZ,WW-XX-4353-ZZZZ,WW-XX-D397-ZZZZ,T670,WW-XX-D417-ZZZZ,WW-XX-D378-ZZZZ,T405-R,T418,WW-XX-D419-ZZZZ,T777,T413,T414,WW-XX-D380-ZZZZ,T411,T412,69-12-22849-CW10,60-12-20269-TW10,65-00-T6XX-0180,WW-XX-D421-ZZZZ,WW-XX-4997-ZZZZ,WW-XX-D377-ZZZZ,T660,WW-XX-4305-ZZZZ,69-XX-27083-ZZZZ,69-12-23802-CW10,67-XX-YYYY-ZZZZ,69-11-27159-575NS,T444,65-01-1641-0000,WW-XX-4511-ZZZZ,174,TP575NS,65-00-T646-0200,WW-XX-D428-ZZZZ,WW-XX-5791-ZZZZ,WW-XX-8302-ZZZZ,WW-XX-D371-ZZZZ,WW-XX-D422-ZZZZ,974,976,65-00-T647-0200,WW-XX-6956-ZZZZ,T558,T557,WW-XX-4996-ZZZZ,61-07-0909-G174,62 - 20 - 0909 - A579,69-XX-20685-ZZZZ,60-12-20268-TW10,T441,62 - 20 - 0909 - A574,WW-XX-D381-ZZZZ,WW-XX-D412-ZZZZ,G974,65-00-T6XX - 0300,WW-XX-D411-ZZZZ,WW-XX-D374-ZZZZ,61 - 07 - 0909 - G174,WW-XX-4661-ZZZZ,WW-XX-D391-ZZZZ,PC07DS-7,WW-XX-D425-ZZZZ,WW-XX-D386-ZZZZ,6W-XX-YYYY-ZZZZ,WW-XX-D372-ZZZZ,WW-XX-D430-ZZZZ,65-00-T6XX-0300,WW-XX-D427-ZZZZ,WW-XX-D408-ZZZZ,WW-XX-D413-ZZZZ,69-11-27158-575NS,THERM-A-FORM™ 164X,WW-XX-D388-ZZZZ,69-XX-27072-ZZZZ,WW-XX-D423-ZZZZ,WW-XX-D376-ZZZZ,WW-XX-5792-ZZZZ,69-XX-20687-ZZZZ,WW-XX-D429-ZZZZ,WW-XX-D398-ZZZZ,T630G,6-6W-XX-YYYY-ZZZZ,69-XX-27070-ZZZZ,62-07-23112-A274,WW-XX-5527-ZZZZ,69-XX-27082-ZZZZ,62-10-23113-A274,WW-XX-D395-ZZZZ,1642,1641,WW-XX-4969-ZZZZ,65-00-T650-0003,WW-XX-4374-ZZZZ,WW-XX-D370-ZZZZ,WW-XX-D401-ZZZZ,62-20-23116-A274,WW-XX-D404-ZZZZ,WW-XX-D420-ZZZZ,C-WING,62-13-23114-A274,62-04-23111-T274,69-11-27154-575NS,65-00-T6XX - 0180,62-10-23113-T274,65-00-T644-0200,65-00-T642-0035,WW-XX-D383-ZZZZ,WW-XX-D405-ZZZZ,1671,60-12-20266-TW10,69 - 12 - XXXXX - A274,WW-XX-D416-ZZZZ,62-07-23112-T274,569,WW-XX-D065-ZZZZ,164X,T725,69-XX-YYYY-ZZZZ,65-00-T6XX-0010,65-00-T642-0250,65-00-T646-0045,WW-XX-D393-ZZZZ,THERM-A-GAP™ T63X,T609,570,WW-XX-D400-ZZZZ,69-XX-21259-ZZZZ,1678,574,1674,579,WW-XX-D406-ZZZZ,69-XX-20672-ZZZZ,65-00-T647-0045,WW-XX-D394-ZZZZ,69-XX-20991-ZZZZ,T710,580,WW-XX-D384-ZZZZ,WW-XX-D415-ZZZZ,60-12-20265-TW10,T-WING

选型指南 - PARKER CHOMERICS - 2007年10月 PDF 中文下载

【应用】Laird导热垫片Tflex™ HD300，为热管等应用提供解决方案

任何需要将热量传送到外壳、底架或其它散热器的场合都需要导热垫片。对于热管来说，散热是非常重要的一个环节。因此具有优秀的界面润湿性能、高形变能力和高的接触热阻的导热垫片是非常重要的。据此，本文推荐Laird（莱尔德）的一款导热垫片——Tflex™ HD300，是具有高形变能力的导热界面材料产品。具有最小的板间和元器件应力，同时具有好的缝隙和公差的填充能力。

应用方案发布时间 : 2019-02-28