【应用】国产SiC二极管IV1D12030U2助力30KW充电模块PFC整流设计，效率可提升0.5%
随着硅基功率器件的快速发展，碳化硅功率器件作为第三代半导体技术，因其高耐压，高开关频率和高耐温等优点在电能转换中得到大规模的应用，也必将是大势所趋，随着碳化硅的工艺和应用技术提升，慢慢在充电桩充电模块中得到工程师的青睐。
传统方案PFC部分采用三相VIENNA三电平拓扑，整流采用1200V的Si超快恢复整流二极管, 其中大部分功率快恢复二极管一直进口器件为主，由于全球疫情以及其他因素导致功率器件交期和价格不是很理想，国产化的需求越来越多，本文重点介绍瞻芯电子1200V的SiC 肖特基二极管IV1D12030U2助力30KW充电桩模块维也纳PFC整流设计，整体的效率可提升到0.5%左右。
图1 30KW充电模块电路拓扑
如上图1 为30KW充电桩直流充电模块的电路拓扑图，工作原理是三相交流380V输入通过两路三相维也纳电路并联进行功率因素校正，输出800V母线电压，然后在通过全桥LLC DC/DC转换电路，输出200V到750V/950V高压给新能源汽车上的动力电池快速充电，其中三相二极管整流桥，使用超快恢复二极管或SiC二极管，其中整流二极管的选型不仅要考虑耐压、通流能力，还有一个很重要的参数是抗交流侧的浪涌冲击的能力。
一般选型SiC肖特基二极管有以下几点关键参数需要考虑：
1、耐压余考虑：
1）在380V系统，一般整流后电压在530V左右，升压后母线电压在800V,因此选择耐压1200V的肖特基二极管；
2、低总电容电荷Qc，具有更低开关损耗；
3、低正向导通压降VF，选型更低VF值，客户在二极管正向导通时具有更低的导通损耗；
4、高正向连续工作电流IF，根据额定功率需求选择，在额定负载下更够过得最大连续电流；
5、低结壳热阻Rth（j-c），可以适应更多的高低温应用场景，具有良好的散热特性。
文重点介绍瞻芯电子1200V的SiC 二极管 IV1D12030U2助力30KW充电模块维也纳整流设计，整流二极管开关状态下的损耗比较大，SiC二极管相比Si超快恢复整流二极管1200V 30A，同等条件下Vf更低，反向恢复能量Qr更小，从而可以大大地提高维也纳PFC整流电路效率，整体效率可以提升0.5%左右。
图2 30KW充电模块效率曲线
综上所述，国产瞻芯电子1200V SiC二极管 IV1D12030U2应用在充电桩模块PFC整流设计具有以下几点优势：
1、反向重复峰值电压可达1200V，平均整流输出电流可达30A，利于大功率系统设计；
2、可承受224A浪涌电流冲击，更强的耐冲击能力，大大降低了浪涌电流带来的积累性危害，延长设备服役周期；
3、VF典型值1.56V@Tj 25℃，使得器件损耗更低，零反向恢复时间，相比于Si二极管应用时可避免反向恢复带来的损耗，正温度系数易于并联使用并，更适合高效率系统设计；
4、最大反向电流仅为15μA@Tj 25℃/65μA@Tj 175℃，反向电流越低，引起的损耗越小，可以有效提高设备的使用寿命；
5、典型177nc低总电容电荷Qc可实现高速开关，具有更低的开关损耗，装兼容TO-247-3L,缩短替代测试周期，提升测试效率；
6、具有高达175℃的工作结温，具有出色的高温工作环境能力，可以适应更多的高低温应用场景；
7、典型177nc低总电容电荷Qc可实现高速开关，具有更低的开关损耗，装兼容都是TO-247-3L,缩短替代测试周期，提升测试效率；
8、典型0.52℃/W的低结壳热阻Rth（j-c），相比快恢复二极管具有更出色的散热能力，采用环氧树脂封装，符合UL94V-0认证标准。
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【方案】20kW~60kW充电桩优选器件方案
本方案针对20kW~60kW 充电桩的高性能需求，在PFC 整流电路和DC-DC 变换电路均采用了Vincotech高性能ANPFC 模块以及H 桥逆变模块，实现了管脚与风道之间的相互独立。同时，采用Laird 高性能导热材料和Standex 带散热底座的平面变压器和电感，提高充电桩功率等级的同时增强了整机的防护性和可靠性。
ISABELLENHUETTE,LITTELFUSE,LAIRD,SILICON LABS,ADVANCECHIP,RENESAS,VINCOTECH,II-VI MARLOW,WOLFSPEED,LONGSUNG,KYOCERA,PI,ROGERS,MELEXIS,SGMICRO - DSP,FUSE,驱动光耦,SIC二极管,半导体制冷片TEC,H桥模块,SPFC模块,PCB导热材料,采样电阻,高压MOSFET,导热垫片,保险丝,4G模组,TVS,ANPFC模块,数字信号处理器,隔离芯片,相变材料,LDO,IGBT单管,电流检测,驱动IC,快恢复二极管,2SK2225-80-E,TFLEX HD300,CMS-R010-1.0,U9507C,TPCM 780,10-FZ074PA0XXSM-LXXXF08,SPFJ160,PS9402,BVE-A-R002-1.0,MLX91208,10-FZ07ANAXXSM-LE2XL08,PS9031,LSIC2SD120E30CC,SI8235BD-D-IS,SI8233BD-D-IS,10-FZ071SA050SM02-L524L18,KSU60D60N,92ML,10-FZ07ANA75SM-LE28L08,10-FZ07ANA150SM-LE20L08,0505030.MX52LEP,RC12-6-01LS,10-FY074PA100SM-L583F08,10-FZ071SA100SM02-L526L18,SMBJ18CA,ADP32F12A,PS9531L3,10-FZ071SA075SM02-L525L18,RBN75H65T1GPQ-A0,C4D30120D,KSF60F60B,SID1152K,SI8621BD-B-IS,10-FZ07ANA100SM-LE29L08,10-FZ074PA050SM-L624F08,10-FZ074PA075SM-L625F08,SGM2019,20KW充电桩,充电桩,60KW充电桩,充电栓,20KW~60KW充电桩
IV1D12040T2–1200V 40A碳化硅肖特基二极管
本资料介绍了InventChip Technology Co., Ltd.生产的IV1D12040T2型1200V 40A碳化硅肖特基二极管。该二极管具有高浪涌电流容量、极快的反向恢复时间、降低的损耗、高频操作和温度独立开关行为等特点。适用于太阳能功率提升、逆变器自由轮换二极管、维也纳三相PFC、电动汽车充电桩和开关模式电源等领域。
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目前国内，碳化硅做的比较好的厂家有哪些？
目前国内的SIC发展迅速，器件稳定越来越高，市场上SIC二极管产品已经大批量在出货，主要应用在光伏、车载DCDC、充电桩、电源等产品上，同时也通过了车规认证，做的比较好的如世强代理的泰科天润、瞻芯等，SIC MOS这块也陆续有产品开始在小批量，整体可靠性也开始稳定，如瞻芯的SIC MOS产品已经在电源产品上开始批量，有兴趣可以在世强电商平台上检索相关资料，申请免费样品测试。
IV2Q12030D7Z–1200V 30mΩGen2汽车级SiC MOSFET
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瞻芯电子SiC肖特基二极管（SBD）选型表
瞻芯电子提供以下参数选型：VRRM（V）：650V&1200V、IF（ TJ =150°C）（A）：2~40
|
产品型号
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品类
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Qualification
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VRRM（V）
|
IF（ TJ =150°C）（A）
|
IFSM（ tp=10ms）（A）
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VF（ TJ =25°C）（V）
|
VF（ TJ =175°C）（V）
|
IR（ TJ =25°C）（μA）
|
IR（ TJ =175°C）（μA）
|
QC（nC）
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Package
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IV1D06004BD
|
SiC肖特基二极管
|
工业级
|
650V
|
4A
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32A
|
1.45V
|
1.85V
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1.0μA
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5.0μA
|
7.7nC
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Bare Die
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选型表 - 瞻芯电子 立即选型
【视频】2023年1月12日碳化硅＆氮化镓新技术研讨会
EPC、英诺赛科、西南集成等顶尖厂商带来SiC MOS、GaN FET、车规级SiC二极管等全新产品和技术。
IV2Q06040T4Z–650V 40mΩGen2汽车级SiC MOSFET
本资料介绍了InventChip公司生产的第二代650V 40mΩ SiC MOSFET器件。该器件采用先进的SiC MOSFET技术，具有高阻断电压、低导通电阻、高速开关特性、宽工作温度范围和快速且坚固的本征体二极管等特点。适用于电动汽车充电器、太阳能升压转换器和汽车压缩机逆变器等领域。
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【产品】1200V/30A碳化硅肖特基二极管IV1D12030U2，最大结温为 175°C
上海瞻芯电子的碳化硅肖特基二极管 IV1D12030U2，TO247-2封装，反向重复峰值电压为1200V，正向持续直流电流为30A（@Tc=141℃），具有零反向恢复电流，零正向恢复电压，开关特性不受温度影响等特点，最大结温为175°C，可应用于太阳能升压器，逆变器续流反并联二极管，维也纳三相PFC整流变换器，EV 充电桩，开关电源等领域。
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