【導(dǎo)讀】電源是所有電子產(chǎn)品的基礎(chǔ)，為了滿足不同應(yīng)用在功率、交直流轉(zhuǎn)換上的各種要求，便需要各式各樣的功率元器件、模塊，來提供合適、安全的電源，使系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)作。本文將為您介紹由艾睿電子推出的多款功率轉(zhuǎn)換解決方案，以及安森美（onsemi）、村田制作所（Murata）所推出的相關(guān)產(chǎn)品。
應(yīng)用于太陽能存儲系統(tǒng)的完整解決方案
應(yīng)用在住宅的太陽能存儲系統(tǒng)是目前相當(dāng)熱門的產(chǎn)品之一，儲能對于可再生能源和分散能源發(fā)電的進(jìn)一步發(fā)展至關(guān)重要，需要提供易于使用的產(chǎn)品來設(shè)計(jì)高效的電源轉(zhuǎn)換和電池管理系統(tǒng)，其中系統(tǒng)成本和性能優(yōu)化是關(guān)鍵驅(qū)動因素，快速上市和可靠的交付性能是關(guān)鍵要求。
太陽能存儲系統(tǒng)中的電池化成系統(tǒng)中，主要可以分成單電芯化成方案與電池組化成方案，其中需要用到各種運(yùn)算放大器（OPA）、電流檢測放大器、儀表放大器、模擬開關(guān)、界面、數(shù)字信號處理器／微控制器、MOSFET、ADC、碳化硅MOSFET、電流傳感器、分流電阻、柵極驅(qū)動器、閃存、碳化硅二極管等器件。
艾睿電子針對電力與能源應(yīng)用推出多款功率轉(zhuǎn)換器，像是用于車載充電器（OBC）的雙向電源轉(zhuǎn)換器（6600W），其中包含了PFC（功率因子校正）與DC-DC模塊，以及雙向儲能系統(tǒng)（ESS）的PFC和DC-DC（6600W）模塊，其中包含并網(wǎng)PFC與DC-DC模塊，此外還有三相三電平T型雙向電源轉(zhuǎn)換器（15kW），包括一個(gè)PFC模塊。
支持雙向ESS應(yīng)用的電源轉(zhuǎn)換器
艾睿電子推出的OBC雙向電源轉(zhuǎn)換器的圖騰柱PFC模塊，支持AC/DC雙向功率轉(zhuǎn)換，最大的充電功率可達(dá)到6.6kW，功率因數(shù)大于0.99，滿載時(shí)的THDi小于5%，支持200Vac至265Vac 50Hz的交流輸入電壓，以及390Vdc至680Vdc的直流輸出電壓，最大逆變功率達(dá)3.3kW，支持504Vdc逆變額定輸入與220Vac 50Hz逆變額定輸出，效率大于98%，尺寸僅有365mmx180mmx100mm（長x寬x高）。
艾睿電子的OBC雙向電源轉(zhuǎn)換器的CLLLC DCDC模塊，則支持DC/DC雙向功率轉(zhuǎn)換，最大充電功率達(dá)6.6kW，支持390Vdc至680Vdc直流輸入電壓與250Vdc至450Vdc直流輸出電壓，最大逆變功率可達(dá)3.3kW，支持336Vdc逆變額定輸入與504Vdc逆變額定輸出，效率大于98%，尺寸為350mmx225mmx100mm（長x寬x高）。
針對ESS應(yīng)用，艾睿電子也推出雙向電源轉(zhuǎn)換器，其中的圖騰柱PFC具有6.6kW的最大雙向功率轉(zhuǎn)換，功率因數(shù)大于0.99，滿載時(shí)的THDi小于3%，效率大于98%，支持200-265 VAC 50Hz輸入電壓與550VDC輸出電壓，支持并網(wǎng)、離網(wǎng)逆變，逆變額定輸入為550VDC，逆變額定輸出則為220VAC 50Hz，尺寸為450mmx150mmx100mm（長x寬x高）。
艾睿電子也針對ESS應(yīng)用推出雙向電源轉(zhuǎn)換器的CLLLC模塊，這是一款雙對稱CLLLC DCDC轉(zhuǎn)換器，支持最大6.6kW雙向功率轉(zhuǎn)換，效率大于98%，輸入電壓為550VDC，輸出電壓為60-90VDC，支持80VDC逆變額定輸入與550VDC逆變額定輸出，尺寸為450mmx330mmx100mm（長x寬x高）。
艾睿電子另外還有一款三相三電平T型雙向電源轉(zhuǎn)換器，這是一款采用STM功率器件的AC/DC雙向轉(zhuǎn)換器，支持70kHz開關(guān)頻率，輸入電壓范圍為208V~400Vac，額定標(biāo)稱輸入為400Vac 50Hz，線路頻率在47Hz至63Hz的范圍內(nèi)，標(biāo)稱額定輸出電壓為800Vdc，標(biāo)稱AC/DC的最大輸出功率為15kW，功率因數(shù)大于0.99，效率可達(dá)97-98%（典型值）、99%（最大值），THD小于5%（在30-100%負(fù)載時(shí)小于3%）。此外，艾睿電子也推出一款以安森美功率器件為主的三相三電平T型雙向電源轉(zhuǎn)換器，具有相同的效能表現(xiàn)。
提供可靠運(yùn)行和安全的高效柵極驅(qū)動器
在功率轉(zhuǎn)換應(yīng)用中，安森美推出的NCP51561是一款隔離式雙通道柵極驅(qū)動器，分別具有4.5A/9A峰值拉電流和灌電流。它們是專為快速開關(guān)而設(shè)計(jì)，以驅(qū)動功率MOSFET和SiC MOSFET功率開關(guān)。
NCP51561提供短且匹配的傳播延遲，兩個(gè)獨(dú)立的5 kVRMS（UL1577等級）電隔離柵極驅(qū)動器通道，可用于兩個(gè)低側(cè)、兩個(gè)高側(cè)開關(guān)，或具有可編程死區(qū)時(shí)間的半橋驅(qū)動器的任何可能配置。當(dāng)啟用引腳設(shè)置為低電平時(shí)，啟用引腳會同時(shí)關(guān)閉兩個(gè)輸出。NCP51561還提供其他重要的保護(hù)功能，例如柵極驅(qū)動器的獨(dú)立欠壓鎖定和啟用功能，可提供可靠的運(yùn)行和安全性，具備高效切換、高穩(wěn)健性，且驅(qū)動器可適應(yīng)不同的MOS負(fù)載。
NCP51561的輸出電源電壓范圍為6.5V至30V，具有5V、8V和17V UVLO閾值，每個(gè)通道的傳播延遲典型值為36 ns，最大延遲匹配為8 ns，用戶可通過ANB實(shí)現(xiàn)單輸入或雙輸入模式的可編程輸入邏輯，共模瞬態(tài)抗擾度（CMTI）大于200 V/ns，支持從輸入到每個(gè)輸出的5 kVRMS電流隔離，以及輸出通道之間的1200 V峰值差分電壓，用戶可編程死區(qū)時(shí)間，具有啟用或禁用引腳。
NCP51561的應(yīng)用領(lǐng)域包括DC-DC和AC-DC電源中的隔離轉(zhuǎn)換器、服務(wù)器和電信電源、工業(yè)傳動，最終產(chǎn)品包括高功率DC/DC轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)服務(wù)器和電信電源模塊、UPS、電機(jī)驅(qū)動和直流轉(zhuǎn)交流太陽能逆變器、混合動力電動汽車（HEV）和電動汽車（EV）車載充電器。
安森美還推出采用FS4（Field Stop Trench Gen4）技術(shù)的高速版IGBT，由于想要擁有更快的開關(guān)，將導(dǎo)致更高的電壓尖峰，競爭對手的高速IGBT需要更高的Rg，由于安森美的FS4高速IGBT的電壓尖峰較小，因此可以使用較低的Rg。此外，安森美也有推出FS4中速版IGBT，電流下降更柔和，電壓過沖更低，無柵極振蕩，允許較低的Rg。
安森美還推出一系列全新超高能效1200V FS7 IGBT，具備業(yè)界領(lǐng)先的性能水平，最大程度降低導(dǎo)通損耗和開關(guān)損耗。這些新器件旨在提高快速開關(guān)應(yīng)用能效，將主要用于能源基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)用，如太陽能逆變器、不間斷電源（UPS）、儲能和電動汽車充電電源轉(zhuǎn)換。
此外，安森美推出了采用M3S SIC技術(shù)的SIC系列產(chǎn)品，M3S技術(shù)非常適合硬開關(guān)應(yīng)用，具有一流Qgx RDS(ON) FOM。以1200V的M3S平面EliteSiC MOSFET為例，它針對快速開關(guān)應(yīng)用進(jìn)行了優(yōu)化，平面技術(shù)可在負(fù)柵極電壓驅(qū)動下可靠工作，并關(guān)閉柵極上的尖峰。該系列在采用18V柵極驅(qū)動器驅(qū)動時(shí)具有最佳性能，但在15V柵極驅(qū)動器下也能正常工作。
滿足新能源汽車應(yīng)用需求的功率磁性器件
隨著電動汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，充電樁的需求也快速攀升，為了加快充電的速度，必須采用高功率高頻率變壓器，在大功率的應(yīng)用領(lǐng)域（如200KW），因?yàn)閭鹘y(tǒng)變壓器的構(gòu)造、高頻損耗和散熱問題，使得工作頻率很難提高。
使用傳統(tǒng)的變壓器設(shè)計(jì)將很難構(gòu)建緊湊的單模塊高頻功率磁體，因?yàn)橄噜彽妮d流導(dǎo)體會浸入彼此的磁場中，從而通過所謂的“鄰近效應(yīng)”產(chǎn)生損耗。這種“鄰近效應(yīng)”以及與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相關(guān)的其他損耗，限制了小型化和高功率變壓器可以運(yùn)行的頻率。
Murata推出了創(chuàng)新專利的pdqb繞線技術(shù)，打破了功率頻率之間的壁壘，Murata創(chuàng)新的pdqb繞線技術(shù)可以將工作頻率提高到250KHz，從而減小電源的體積。
Murata pdqb繞組配置可減輕高頻損耗，并能夠構(gòu)建非常高功率的高頻變壓器，寬功率范圍選項(xiàng)可達(dá)30kW至400kW，支持高達(dá)10kV輸入輸出隔離，定制解決方案可具有更高的隔離度，效率超過99.5%，具有20-250kHz或更高的寬工作頻率范圍，輸入／輸出電壓為50V至1kV以上，支持1:1至10:1匝數(shù)比，是具可擴(kuò)展性的技術(shù)，實(shí)際上消除了鄰近效應(yīng)，同時(shí)還減輕了繞組間電容和其他損耗的影響，從而在較小的封裝中以更高的功率實(shí)現(xiàn)更高的頻率。
Murata專利的pdqb繞組技術(shù)克服了趨膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)，以及與傳統(tǒng)施行方法相關(guān)的其他高頻損耗，在緊湊的占地面積中提供了高效（>99.5%）的解決方案。繞組技術(shù)還有許多其他優(yōu)點(diǎn)，包括提高工作電壓和提高隔離電壓（高達(dá)10 kV），漏感高度可控，繞組間電容低，這兩者都增強(qiáng)了客戶設(shè)計(jì)的性能。
Murata創(chuàng)新的pdqb繞線技術(shù)可應(yīng)用于電動汽車／混合動力汽車充電、鐵路應(yīng)用的機(jī)車車輛和軌旁、能源分配應(yīng)用的智能電網(wǎng)、工業(yè)逆變器與再生能源，以及包括X射線和MRI系統(tǒng)在內(nèi)的醫(yī)療應(yīng)用。
Murata推出多款采用專利pdqb技術(shù)直流轉(zhuǎn)換器的HPHF變壓器，具有99.5%的高效率，小體積、大功率，適用20kHz-250kHz的工作頻率范圍，支持12kV絕緣電壓，可以客戶定制。其他車載充電相關(guān)的產(chǎn)品還包括11kW、3相PFC，11kW、3項(xiàng)集成PFC電感，6.6kW變壓器、6.6kW集成的變壓器和電感、電流互感器、3kW DC-DC主變壓器等。
結(jié)語
隨著電動汽車、儲能系統(tǒng)等應(yīng)用快速發(fā)展，功率轉(zhuǎn)換相關(guān)技術(shù)也顯得更為重要，相關(guān)的器件、模塊的市場需求也日益暢旺。本文介紹的各種功率轉(zhuǎn)換模塊與器件，都是當(dāng)前最熱門的產(chǎn)品，將可加快客戶在相關(guān)電源產(chǎn)品的開發(fā)速度，若想了解上述產(chǎn)品的更多信息，請直接與艾睿電子聯(lián)系，以取得最快速的技術(shù)支持。
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