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特斯拉、比亚迪旗舰轿车率先启用的碳化硅器件,为什么这么火?

章鹰 来源:电子发烧友原创 作者:章鹰 2021-08-15 16:47 次阅读
(电子发烧友网报道 文/章鹰)2021年以来,碳化硅器件上车的速度不断加快,据记者不完全统计,国内已经有10多家车企开启碳化硅应用大潮。

4月1日,蔚来采用SiC功率模块的旗舰轿车ET7车身正式下线;4月21日,江淮汽车与博世签订了SiC逆变器方面的战略协议;5月13日,比亚迪扩建模块生产线,对外招标采购“SiC分选机”和“SiC测试机”;5月18日,一汽集团合资企业苏州亿马半导体的碳化硅模块项目正式投产,一期投资2亿元。


图:罗姆和吉利签订战略协议,图片来自罗姆官方微信

8月3日,吉利汽车宣布采用罗姆SiC器件;8月9日,鸿海宣布以25.2亿台币(约合5.87亿人民币)收购旺宏位于竹科的6英寸晶圆厂的交易落锤,预计今年年底完成交易产权。鸿海方面透露,买这个厂将用来开发与生产第三代半导体,特别是电动车使用的SiC功率器件。鸿海科技集团董事长刘扬伟称,这将是集团再3+3策略中,整合电动汽车和半导体发展的里程碑。

为何业界都看好碳化硅器件在汽车上的应用?碳化硅在性能上比较原有器件有哪些优势?中电化合物半导体有限公司副总经理张昊翔给记者带来了详细的解读。

张昊翔表示,具体到应用层面,碳化硅器件的优势表现在三个方面:一、SiC器件的工作结温在200度以上,工作频率在100kHz以上,耐压达到20kv,这些性能都优于传统硅器件,这点在电动汽车的逆变器在大功率充电的时候,优势会比较明显;二、SiC器件体机可以减小到IGBT整机的1/3到1/5,重量可以减小到40%-60%;三、SiC器件还可以提升系统的效率,进一步提高性价比和可靠性。用SiC MOSFET替换硅基IGBT,不同工况下,功耗降低了60%~80%,效率提升了3%~10%。

碳化硅在工艺器件的应用优势非常的明显,尤其是在电动汽车,基本上碳化硅的器件应用为主。以特斯拉Model3为例,它是第一家在Model3集成全SiC功率模块的车企业,工程设计部门直接与意法半导体合作,特斯拉逆变器由24个1-in-1功率模块组成,这些模块组装在针翅式散热器上。

比亚迪汉EV持续热销,这款新能源汽车装备了最大转速超过15000转/分的高转速驱动电机总成,其电机控制器首次使用了比亚迪自主研发制造的高性能碳化硅功率模块,这也是全球首家、国内唯一实现在电机驱动控制器中大批量装车的SiC三相全桥模块。比亚迪半导体有限公司功率半导体产品中心芯片研发总监吴海平此前对媒体表示,IGBT和功率器件应用市场,中国市场占了大概一半的全球市场份额,但本土化供应只有约10%。这两年开始,随着国家支持和行业发展,本土厂商开始在功率器件领域发力。

吴海平指出,比亚迪最早是在车用充电器中开始使用碳化硅器件,今年上市的汉EV车型上采用全碳化硅的碳化硅模块在电驱系统里得到了应用,汉车型有非常强劲的能力,百公里加速3.9秒,扭矩高达600多牛米,最大功率超过300多千瓦,这些惊艳的数据跟碳化硅器件的使用是密不可分的。他看好碳化硅材料在汽车领域的发展前景。

张昊翔认为,目前价格是决定SiC何时在新能源电机控制器上批量使用的关键因素。续航里程500公里以上的高端SUV车和高端轿车会在2021年前后应用SiC,小型SUV和中型轿车可能在2024年会开始应用一部分SiC,低端车可能会在2025年之后。

本文为原创文章,作者章鹰,微信号zy1052625525,转载请注明以上来源。如需入群交流,请添加微信elecfans999,投稿发邮件到huangjingjing@elecfans.com.

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NCP5106 MOSFET / IGBT驱动器 高压 高压侧和低压侧
FL73282 半桥栅极驱动器
2是一款单片半桥栅极驱动器IC,可驱动工作电压高达+ 900V的MOSFET和IGBT.Fairchild的高压工艺和共模噪声消除技术可使高侧驱动器在高dV / dt噪声环境下稳定运行。先进的电平转换电路,可使高侧栅极驱动器的工作电压在V BS = 15 V时达到V S = - 9.8 V(典型值)。当V CC 或V BS 低于指定阈值电压时,两个通道UVLO电路可防止发生故障。输出驱动器的源电流/灌电流典型值分别为350 mA / 650 mA,适用于各种半桥和全桥逆变器。 特性 浮动通道可实现高达+900 V的自举运行 两个通道的源/灌电流驱动能力典型值为350 mA / 650 mA 共模dv / dt噪声消除电路 容许扩展负V S 摆幅至-9.8 V,以实现V CC = V BS = 15 V时的信号传输 10 V至20 V的V CC 和V BS 供电范围 双通道的欠压锁定功能 匹配传播延迟低于50 ns 内置170 ns死区时间 输出与输入信号同相 应用 照明 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-31 00:02 675次 阅读
NCV5703 IGBT栅极驱动器 大电流 独立式
3系列是一组高电流,高性能独立式IGBT驱动器,具有非反相输入逻辑,适用于中高功率应用,包括PTC加热器,EV充电器和其他汽车等汽车应用电源。通过消除许多外部组件,这些器件提供了经济高效的解决方案。器件保护功能包括Active Miller Clamp(用于NCV5703A),精确的UVLO,DESAT保护和漏极开路故障输出。这些驱动器还具有精确的5.0 V输出(适用于所有版本)和独立的高低(VOH和VOL)驱动器输出(仅适用于NCV5703C),便于系统设计。这些驱动器设计用于容纳宽电压范围的单极性偏置电源(以及NCV5703B的双极性偏置电源)。所有版本均采用8引脚SOIC封装,符合AEC-Q100标准。 特性 优势 IGBT米勒平台电压下的高电流输出(+ 4.0 / -6.0 A) 降低开关损耗并缩短切换时间 低VOH和VOL 完全增强IGBT 可编程延迟的DESAT保护 增强的可编程保护 活动密勒钳(仅限NCV5703A) 防止假门开启 应用 终端产品 DC-交流变频器 电池充电器 汽车PTC加热器 驱动程序 电机控制 电动汽车 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-30 22:02 205次 阅读
NCV5702 IGBT栅极驱动器 大电流 独立式
2是一款高电流,高性能独立式IGBT驱动器,具有非反相输入逻辑,适用于高功率应用,包括PTC加热器,EV充电器,动力总成逆变器和其他汽车电源等汽车应用。该器件通过消除许多外部元件提供了经济高效的解决方案。器件保护功能包括有源米勒钳位,精确的UVLO,EN输入,DESAT保护和漏极开路故障输出。该驱动器还具有精确的5.0 V输出和独立的高低(VOH和VOL)驱动器输出,便于系统设计。该驱动器设计用于适应宽电压范围的偏置电源,包括单极性和双极性电压。它采用16引脚SOIC封装。符合AEC-Q100标准。 特性 优势 降低开关损耗和缩短开关时间 低VOH和VOL 完全增强IGBT 活动密勒钳 防止伪门开启 可编程延迟的DESAT保护 增强的可编程保护 应用 终端产品 DC-AC逆变器 电池充电器 汽车PTC加热器 板载充电器 xEV充电器 汽车动力总成逆变器 牵引逆变器 电动汽车 EV充电器 牵引 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-30 22:02 182次 阅读
NCP566 LDO稳压器 1.5 A 超高PSRR 具有快速瞬态响应
低压差(LDO)线性稳压器将在固定输出电压下提供1.5 A电流。快速环路响应和低压差使该稳压器非常适用于低电压和良好负载瞬态响应非常重要的应用。器件保护包括电流限制,短路保护和热关断。 NCP566采用SOT-223封装。 特性 超快速瞬态响应(
发表于 07-30 08:02 124次 阅读
NCP566 LDO稳压器 1.5 A 超高PSRR 具有快速瞬态响应
NCP3284 4.5V至18V 30A高效率 DC / DC转换器 采用耐热增强型5mm x 6mm封装
4是一款30A POL,适用于在小型电路板占板面积内要求高效率的应用。该器件将DC / DC控制器与两个高效mosfet集成在一个采用热增强型5mm x 6mm QFN封装的信号中。它采用获得专利的增强型斜坡脉冲调制控制架构,可提供超快的负载瞬变,从而减少外部电容和/或提供更好的瞬态容差。与传统的恒定时间控制器相比,新架构还改进了负载调节。 特性 优势 效率高 减少电力损失 快速装载瞬态 减少输出电容的数量 频率选择 优化效率和输出滤波器尺寸的权衡 0.6%准确参考 允许非常精确的输出电压 远程感知 提供准确的输出电压 启用输入和电力良好指标 二手用于控制排序 可调节电流限制 低电流设计的灵活性 可调节软启动 允许控制开启坡道 热增强型QFN封装 改善散热 指定-40C至125C 应用 终端产品 服务器 网络 电信 ASICs servere 存储 网络 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-30 04:02 447次 阅读
NCP3233 降压转换器工作电压范围为3V至21V 最高可达20A
3是一款20A降压转换器(内置MOSFET),工作电压范围为3V至21V,无需外部偏置。该固定式变频器具有高效率,可调节输出以提供低至0.6V的电压。可调电流限制允许器件用于多个电流水平。该器件采用耐热增强型6mm x 6mm QFN封装,高效电压模式同步降压转换器,工作电压为3 V至21 V,输出电压低至0.6 V,最高25 A DC负载或30 A瞬时负载。 特性 优势 宽输入电压范围为3V至21V 允许同一器件用于3.3V,5V和12V母线 300kHz,500kHz和1MHz开关频率 用户可选择的选项,允许在效率和解决方案尺寸之间进行优化权衡 无损耗低侧FET电流检测 提高效率 0.6V内部参考电压 低压输出以适应低压核心 外部可编程软启动 降低浪涌电流并防止启动时出现无根据的过电流 预偏置启动 防止反向电流流动 所有故障的打嗝模式操作 如果故障情况消除,则允许重新启动 可调输出电压 灵活性 可调节电流限制 优化过流条件。允许较低饱和电流的较小电感器用于较低电流应用 输出过压保护和欠压电压保护 应用 终端产品 高电流POL应用 AS...
发表于 07-30 04:02 400次 阅读
NCP3231A 高电流同步降压转换器
1A是一款高电流,高效率电压模式同步降压转换器,工作电压为4.5 V至18 V,输出电压低至0.6 V,最高可达25 A. 特性 优势 宽输入电压范围4.5V至18V 支持广泛的应用 500KHz开关频率 需要小电感和少量输出电容 无损耗低端FET电流检测 良好的散热性能 0.6V内部参考电压 外部可编程软启动 输出o电压和欠压保护 使用热敏电阻或传感器通过OTS引脚进行系统过热保护 所有故障的打嗝模式操作 预偏置启动 可调节输出电压 电源良好指示灯 内部过热保护 应用 终端产品 采用6x6 QFN封装的25A稳压器 ASIC,FPGA,DSP和CPU内核及I / O电源 移动电话基站 电信和网络设备 服务器和存储系统 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-30 04:02 311次 阅读
NCP3231B 高电流 1MHz 同步降压转换器
1B是一款高电流,高效率电压模式同步降压转换器,工作电压为4.5 V至18 V,输出电压低至0.6 V,最高可达25 A. 特性 优势 宽输入电压范围4.5V至18V 支持广泛的应用 1MHz开关频率 需要小电感和少量输出电容 无损耗低端FET电流检测 良好的散热性能 0.6V内部参考电压 外部可编程软启动 输出ove r电压和欠压保护 使用热敏电阻或传感器通过OTS引脚进行系统过热保护 所有故障的打嗝模式操作 预偏置启动 可调节输出电压 电源良好指示灯 内部过热保护 应用 终端产品 采用6x6 QFN封装的25A稳压器 ASIC,FPGA,DSP和CPU内核及I / O电源 移动电话基站 电信和网络设备 服务器和存储系统 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-30 04:02 158次 阅读
NCP3231 高电流同步降压转换器
1是一款高电流,高效率电压模式同步降压转换器,工作电压为4.5 V至18 V,输出电压低至0.6 V,最高25 A DC负载或30 A瞬时负载。 特性 优势 宽输入电压范围4.5V至18V 支持广泛的应用 500KHz开关频率 需要小电感和少量输出电容 无损耗低 - 侧FET电流检测 提高效率 0.6V内部参考电压 外部可编程软启动 输出过压保护和欠压保护 使用热敏电阻或传感器进行系统过热保护 所有故障的打嗝模式操作 预偏置启动 可调节输出电压 电力良好输出 内部过热保护 应用 终端产品 采用6x6 QFN封装的25A稳压器 ASIC,FPGA,DSP和CPU内核及I / O电源 移动电话基站 电信和网络设备 服务器和存储系统 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-30 03:02 226次 阅读
NCP1592 同步降压稳压器 PWM 6.0 A 集成FET
2是一款低输入电压,6 A同步降压转换器,集成了30mΩ高侧和低侧MOSFET。 NCP1592专为空间敏感和高效应用而设计。主要特性包括:高性能电压误差放大器,欠压锁定电路,防止启动直到输入电压达到3 V,内部或外部可编程软启动电路,以限制浪涌电流,以及电源良好的输出监控信号。 NCP1592采用耐热增强型28引脚TSSOP封装。 特性 30mΩ,12 A峰值MOSFET开关,可在6 A连续输出源或接收器处实现高效率电流 可调节输出电压低至0.891 V,准确度为1.0% 宽PWM频率:固定350 kHz,550 kHz或可调280 kHz至700 kHz 应用 终端产品 低压,高密度分布式电源系统 FPGA 微处理器 ASICs 便携式计算机/笔记本电脑 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-30 03:02 160次 阅读
NCP3230 DC / DC转换器 4.5 V至18 V 30 A.
C转换器采用耐热增强型6mm x 6mm QFN封装,可提供高达30 A的电流。 特性 优势 效率高 降低功耗并减少散热问题 4.5 V至18 V输入范围 允许使用5 V或12 V母线进行操作 综合mosfets 简化设计并提高可靠性 可调节软启动时序,输出电压 设计灵活性 过压,欠压和过流保护 安全启动到预偏置输出 应用 终端产品 高电流POL应用 为asics,fpga和DSP供电 基站 服务器和存储 网络 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-30 03:02 178次 阅读
NCP3235 4.5 V至21 V 集成MOSFET的DC / DC转换器
5是一款带内部MOSFET的15 A DC / DC转换器,设计灵活。该器件可提供低至0.6V至输入电压80%以上的可调输出电压。功能包括可调电流限制,输出电压和软启动时序。引脚可选功能可实现550 kHz或1 MHz的开关频率,选择DCM / CCM工作模式,以及在过流期间锁定或打嗝模式的能力。该器件可配置为在超声模式下工作,以避开音频带。该器件采用耐热增强型6mm x 6mm TQFN封装。 特性 优势 准确0.6 V参考 可调输出以设置所需电压低至0.6 V DCM / CCM可选择选项 在不连续模式下操作以在轻负载下提高效率 550kHz / 1.1MHz开关频率 选择更高效率或更小输出滤波器的设计灵活性 超声波模式 保持电容器不发出声音 热增强型QFN封装 3个裸露焊盘散布更高 4.5 V至21 V的宽工作范围 允许跨多个应用程序使用 可调软启动 允许在通电期间平稳上升 应用 终端产品 计算/服务器 数据通信/网络 FGPA,ASIC,DSP电源 12 V负载点 桌面 服务器 网络 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-30 03:02 216次 阅读