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倾佳电子:SiC碳化硅功率器件革新混合逆变储能系统,引领能效革命

杨茜 来源:jf_33411244 作者:jf_33411244 2025-06-25 06:45 次阅读
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倾佳电子:碳化硅功率器件革新混合逆变储能系统,引领能效革命

功率半导体领域的技术变革,正在重塑新能源世界的能源转换效率边界。

全球能源转型浪潮下,混合逆变器和储能变流器(PCS)已成为新能源系统的核心“调度官”,负责光伏发电、电池储能与电网电能的高效双向流动。传统硅基IGBT器件却日益成为制约系统性能提升的瓶颈——开关损耗大、温升高、功率密度有限。

碳化硅(SiC)MOSFET技术的崛起,为电力电子行业带来了革命性突破。

作为基本半导体碳化硅功率器件的一级代理商,倾佳电子(Changer Tech)正以高性能SiC MOSFET分立器件、功率模块及配套驱动IC为核心武器,推动混合逆变器与储能变流器进入高效率、高功率密度、高可靠性的全新时代。

01 重新定义储能变流器的效能标准

电力电子世界正经历一场静默革命。在“双碳”目标驱动下,光伏发电、工商业储能系统对能源转换效率提出了前所未有的严苛要求。传统硅基IGBT器件受限于材料特性,在高温、高频应用场景中效率瓶颈日益凸显10。

SiC MOSFET的宽禁带特性,使其在高温、高频、高压环境下展现出卓越性能。作为基本半导体在功率器件领域的战略合作伙伴,倾佳电子提供的B2M/B3M系列SiC MOSFET产品,基于6英寸晶圆平台开发,比导通电阻降低40%,品质系数(FOM)优化70%,开关损耗显著降低30%以上。

产品性能参数直击行业痛点:在175℃高温环境下,导通电阻仅24mΩ,高温漏电流(IDSS)控制在50μA以内。这一特性使得储能变流器在高温工作环境下仍能保持稳定高效的运行,大幅提升了系统的环境适应性与可靠性。

旗舰产品B3M 1200V 13.5mΩ采用第三代芯片技术,有源区比导通电阻低至2.5mΩ·cm²,VGS(th)一致性极佳,支持免分选并联设计。

创新封装技术赋予功率器件更强生命力。TO-247-4 Kelvin封装配备独立开尔文源极(Pin3),有效减少栅极回路寄生电感,抑制开关振荡,提升高频稳定性。银烧结技术的应用,使热阻(Rth(j−c))降至0.2K/W,导热效率比传统焊料提升50%,支持更高功率密度设计。

02 一站式功率解决方案

面对混合逆变器与储能变流器的复杂应用环境,单一器件升级难以释放系统全部潜力。倾佳电子提供从芯片到系统的全方位技术支持,覆盖分立器件、功率模块到驱动IC的全套解决方案。

在模块级解决方案上,Pcore™系列SiC模块采用创新设计:内置SiC SBD消除反向恢复损耗,降低VSD电压;Si₃N₄ AMB陶瓷基板配合高温焊料,耐热性提升50%,支持175℃结温;集成NTC温度传感器,支持Press-Fit压接工艺。

明星产品BMF240R12E2G3(E2B封装)半桥模块,具有1200V耐压和5.5mΩ超低导通电阻,支持240A连续电流输出,专为150kW级充电桩和APF应用优化设计。

而对于更大功率场景,BMF450R12KA3(62mm封装)半桥模块可提供1200V/3.0mΩ/450A的强大性能,满足列车电源和大功率电机驱动的严苛需求。

驱动与保护的协同创新是释放SiC全部潜力的关键。倾佳电子提供基本半导体专为碳化硅MOSFET设计的驱动IC,如双通道隔离驱动芯片BTD25350系列,支持米勒钳位功能,有效抑制SiC MOSFET的误开通。

2CD0210T12x0驱动板专为SiC定制,集成米勒钳位功能,双通道设计支持峰值电流10A,可驱动中大功率模块;具备原副边欠压保护、宽压输入(16-30V)能力,适配复杂电源环境。

03 技术创新突破SiC应用瓶颈

SiC技术的应用推广并非一帆风顺。栅氧可靠性、系统兼容性、成本效益等问题曾阻碍其大规模应用。倾佳电子携手基本半导体通过持续技术创新,逐一攻克这些技术壁垒。

车规级可靠性保障工业应用无忧。基本半导体SiC MOSFET通过AEC-Q101认证,HTRB/HTGB测试温度达175℃——行业最高标准3。在加严验证中,HTRB 1320V、H3TRB 1200V超过2500小时无失效,相当于4倍等效应力测试。

TDDB测试验证了18V驱动下更长的理论使用寿命,为工业设备长期可靠运行提供保障。

系统级成本优化是SiC技术普及的关键。虽然SiC MOSFET本身成本高于硅基IGBT,但系统级成本反而降低——通过减少布线、无源元件、热管理等外围需求,整体成本可低于硅基系统。

铜价暴涨背景下,使用SiC MOSFET替代IGBT可显著提高频率,降低电感等磁性元件成本,同时减小散热系统体积和整机重量,实现系统综合成本优化。

第三代SiC MOSFET技术平台实现芯片面积缩小30%以上,性能全面提升。B3M040120Z(TO-247-4封装)使品质系数(FOM)再降5%,完美适配高频拓扑;B3M040065L(TOLL封装)则降低杂散电感30%,专为户储和AI电源设计。

04 行业应用案例见证能效跃升

倾佳电子的SiC解决方案已在光伏储能、新能源汽车、工业设备等领域取得显著成效,为客户带来可量化的效率提升与成本节约。

在光伏领域,基本半导体B2M080120Z(1200V 80mΩ)应用于MPPT电路,提升转换效率超过2%;逆变侧采用B2M030120Z(1200V 30mΩ),可降低温升15℃。这些改进直接转化为发电量的提升和系统寿命的延长。

储能变流器(PCS)领域的技术突破尤为引人注目。采用BMF240R12E2G3模块替代传统IGBT方案,系统体积缩小30%,功率密度高达4kW/L5。高频特性使无源器件用量大幅减少,在铜价持续上涨的市场环境下,为客户带来显著成本优势。

工业设备领域同样取得重大进展。在逆变焊机应用中,B2M030120Z替代IGBT作为主开关,开关频率提升至100kHz,大幅减小变压器体积,同时提升焊接质量和工艺灵活性。

随着基本半导体推出2000V高压系列碳化硅MOSFET,1500V光储系统的效率瓶颈被进一步突破。1700V 600mΩ高压系列产品具有低导通电阻、低损耗特性,支持更高开关频率运行,为下一代高压储能系统铺平道路。

05 助力中国储能产业生态发展

作为本土功率半导体解决方案提供商,倾佳电子不仅提供产品,更致力于构建完整的产业生态,推动中国储能产业的自主创新与全球竞争力提升。

倾佳电子提供多维技术赋能体系:全场景选型支持,从SiC碳化硅分立器件到工业模块的一站式方案;开放失效分析实验室,提供HTRB/HTGB加严测试数据验证;定制化驱动板设计服务,兼容+18V/-4V驱动需求。

公司聚焦新能源、交通电动化、数字化转型三大方向,在新型能源体系发展趋势下,融合数字技术、电力电子技术、热管理技术和储能管理技术,助力实现“源、网、荷、储、车”协同发展。

倾佳电子认为,SiC MOSFET替代传统硅基IGBT是不可逆转的行业趋势。公司合伙人杨茜提出“三个必然”趋势:SiC碳化硅MOSFET模块全面取代IGBT模块和IPM模块;SiC碳化硅MOSFET单管全面取代IGBT单管和高压平面硅MOSFET;650V SiC碳化硅MOSFET单管全面取代SJ超结MOSFET和高压GaN器件。

随着全球SiC市场规模年均增长超30%,倾佳电子与基本半导体的技术融合将加速国产替代进程:从芯片设计、模块封装到驱动方案的全链路国产化突破,降低供应链风险;第三代B3M系列芯片面积减少30%,驱动板集成设计降低外围元件成本,助力客户降本增效;构建开放技术生态,提供电力电子仿真、热设计支持与定制化服务,缩短客户研发周期。

倾佳电子业务总监杨茜的微信上,一组最新数据被频频转发给客户:某头部储能企业采用基本半导体BMF240R12E2G3模块后,储能变流器功率密度提升至4kW/L,体积缩小30%,系统效率突破99%。这组数字正在新能源行业引发涟漪效应。

随着光伏电站与储能系统对效率的追求进入“小数点竞争”时代,倾佳电子携基本半导体SiC技术提供的不仅是器件,更是一种“系统级能效思维”——在电力电子链路的每个环节抠效率,在系统架构的每个维度省空间,在设备全生命周期的每分每秒求可靠。

新能源世界的能源转换效率边界,正在碳化硅技术的驱动下不断拓展。

审核编辑 黄宇

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