上海貝嶺車載逆變電源功率器件解決方案

一、引言

作為一種電源轉換器，車載逆變電源能夠將儲能電池直流電轉換為220V的交流電，給筆記本電腦、數碼相機、無人機等設備提供電能。其輸出波形包括修正弦波和純正弦波兩種類型，修正弦波車載逆變電源價格便宜，但輸出波形質量較差，適用于小功率用電設備；純正弦波車載逆變電源可提供高質量交流電，適用于大部分用電設備，工作穩定，但價格較貴。逆變輸出波形如圖1所示：

（a）修正弦波 

(b) 純正弦波

圖1 車載逆變電源輸出波形

車載逆變電源適配于多類型負載，直流電池的輸入電壓范圍覆蓋12V~72V，功率等級包括100W至數千瓦。多采用兩級電路結構，前級DC/DC變換器對直流電池電壓進行升壓，后級DC/AC逆變器實現逆變交流輸出。典型產品及電路結構如圖2所示：

(a)典型產品

(b) 電路結構

圖2 典型產品及電路結構

二、車載逆變電源典型拓撲及工作原理

在車載逆變電源中，前級DC/DC變換器一般選用推挽電路實現直流升壓，后級DC/AC變換器通常使用全橋電路實現逆變輸出。整體控制框圖如圖3所示，典型波形如圖4所示：

圖3 車載逆變電源電路框圖

圖4 典型波形

DC/DC變換器：通常采用隔離型DC/DC變換器，由變壓器初級升壓電路和變壓器次級整流電路組成，能有效提升電路增益，實現高升壓比。

變壓器初級升壓電路：主要功能是將直流電池輸出的低壓直流電轉換為高頻交流電。推挽電路結構簡單，所用的功率開關管數量僅為全橋電路的一半，適用于低電壓大電流的應用場合，故在車載逆變電源中得到了廣泛的應用，拓撲結構如圖5(a)所示。

變壓器次級整流電路：主要功能是將高頻變壓器次級輸出的交流電轉換為高壓直流電，通常采用全橋整流電路，如圖5(b)所示。

(a)推挽升壓電路

(b)    橋式整流電路

圖5  DC/DC變換器

DC/AC變換器：主要功能是將高壓直流母線電壓轉換為220V/50Hz的單相交流電，通常采用H橋逆變電路，方案成熟，性能較好，拓撲結構如圖6所示：

圖6  H橋逆變電路

三、上海貝嶺車載逆變電源功率器件解決方案

基于多年的技術沉淀與積累，上海貝嶺已開發出系列高性能、高可靠性的功率開關器件。同時，聚焦市場的主流應用，推動器件研發與市場應用協同發展，為客戶提供更加專業、高效的功率器件解決方案。

針對車載逆變電源應用領域，基于對該應用需求的深度理解，現已推出完整的功率器件方案，包括SGT MOSFET和IGBT等系列產品。具備易于驅動、通態損耗低、熱穩定性好等優勢。在眾多主流客戶中得到廣泛應用及好評。

3.1 更具競爭力的產品特點

3.2 系統應用優勢

推挽升壓電路：SGT MOSFET應用于推挽升壓電路中，低通態電阻RDS(on) 可以顯著降低器件的通態損耗，使得相同功率應用下器件的溫升更低，或同樣的散熱設計中，可流過更高電流，更好發揮系統的應用性能。更高的閾值電壓一致性，利于在推挽升壓電路中實現多顆器件并聯，實現更高功率輸出的同時降低器件成本。同時更低的QG有利于降低對柵極驅動的功率要求，使得驅動更加容易。

全橋逆變電路：針對車載逆變電源應用，當出現負載側短路時，IGBT強短路能力可以實現更加安全可靠的保護。低導通壓降VCE(sat)可有效改善系統的通態損耗，低Eon和Eoff能降低開關損耗，這些參數對于提升系統效率至關重要。

3.3 全面的功率器件解決方案

針對車載逆變電源應用領域，貝嶺具備完整的功率器件選型和解決方案，SGT-MOSFET系列產品可應用于低壓大電流的推挽電路，IGBT系列產品適用于高效的全橋逆變電路，覆蓋寬范圍的電壓、電流等級和多種封裝形式，滿足不同功率等級的車載逆變電源應用需求。產品的具體型號的及參數如表1、表2所示。

表1  車載逆變電源SGT MOSFET選型方案

表2  車載逆變電源IGBT選型方案

3.4 專業的技術支持

貝嶺始終秉持“零缺陷”的品控理念，持續進步，為客戶提供更優質的產品。同時，作為產品研發與客戶之間溝通的橋梁，貝嶺擁有專業的系統應用和技術支持團隊，基于應用場景及客戶需求的差異，提供專業、便捷的功率器件選型及系統解決方案。