Quelle est la tendance de l’utilisation des diodes dans les bornes de recharge des véhicules à énergies nouvelles ?

1, Itération technologique : mise à niveau des semi-conducteurs traditionnels à base de silicium- vers des semi-conducteurs à large bande interdite
Les diodes traditionnelles-à base de silicium dominent depuis longtemps le marché des piles de recharge en raison de leur faible coût et de leur technologie mature. Cependant, avec le développement de véhicules à énergie nouvelle vers la haute tension et la haute puissance, le goulot d'étranglement en termes de performances des diodes à base de silicium- devient de plus en plus important. Par exemple, dans le scénario de charge rapide haute tension-de 800 V, la perte de récupération inverse élevée et la faible fréquence de commutation des diodes à base de silicium-entraînent une diminution de l'efficacité du système, tandis que les problèmes de stabilité dans les environnements à haute température-limitent également leur application.

L’essor des matériaux semi-conducteurs à large bande interdite, tels que le carbure de silicium (SiC) et le nitrure de gallium (GaN), a ouvert une nouvelle direction pour la mise à niveau de la technologie des diodes. En prenant comme exemple les diodes SiC Schottky, elles présentent les avantages suivants :

Faible résistance : l'intensité du champ de claquage critique du matériau SiC est 10 fois supérieure à celle du silicium, ce qui permet d'obtenir une couche de dérive plus fine, réduisant ainsi la résistance et la perte d'énergie.
Caractéristiques de commutation haute fréquence : le temps de récupération inverse (t_rr) des diodes SiC est proche de zéro, augmentant considérablement la fréquence de commutation et s'adaptant aux exigences des modules de charge haute fréquence-.
Résistance aux températures élevées : les dispositifs SiC peuvent fonctionner de manière stable dans des environnements supérieurs à 200 degrés, réduisant ainsi la complexité de la conception de la dissipation thermique et améliorant la fiabilité du système.
Selon les prévisions des instituts d'études de marché, la taille du marché mondial des diodes SiC dépassera les 3 milliards de dollars américains d'ici 2026, avec un taux de croissance annuel composé de 15 %, dont plus de 30 % pour le domaine des piles de charge. Des entreprises nationales telles que Silanwei et Yangjie Technology ont réussi à produire en masse des diodes SiC Schottky et ont progressivement introduit des scénarios à forte valeur ajoutée-tels que les piles de chargement et les OBC (-chargeurs embarqués).

2, Innovation matérielle : optimisation collaborative de la technologie d'emballage et de la conception de la dissipation thermique
L'amélioration des performances des diodes repose non seulement sur l'innovation matérielle, mais nécessite également une optimisation collaborative de la technologie d'emballage et de la conception de la dissipation thermique. Dans l'application des bornes de recharge, les diodes doivent résister à des conditions difficiles telles que la commutation à courant élevé, haute tension et haute -fréquence, et les formes d'emballage traditionnelles (telles que DO-41, TO-220) ne sont plus en mesure de répondre aux exigences. Actuellement, l’industrie accélère son évolution vers les directions suivantes :

Emballage compact : DFN (double-plat sans broches), SODFL (petite diode patch) et d'autres formes d'emballage sont devenus le choix préféré pour les configurations de circuits imprimés à haute-densité en raison de leur petite taille et de leurs faibles paramètres parasites. Par exemple, les diodes en boîtier DFN peuvent réduire la taille des appareils à 1/5 de celle des produits traditionnels tout en améliorant l'efficacité de la dissipation thermique.
Emballage à dissipation thermique élevée : pour les modules de charge-haute puissance, les entreprises améliorent la conductivité thermique des diodes en utilisant des matériaux tels que des substrats en cuivre et des emballages en céramique. Par exemple, une diode SiC encapsulée en céramique développée par une certaine entreprise peut réduire l'augmentation de la température de 40 degrés et améliorer l'efficacité du système de 2 % par rapport aux appareils traditionnels à base de silicium-dans un scénario de charge ultra rapide de 350 kW.
Conception intégrée : intégrez plusieurs unités de diodes dans un seul module, ou regroupez-les avec un MOSFET et un circuit de commande pour former un complexe de dispositifs d'alimentation (tel qu'un module IPM), qui peut simplifier la conception du circuit, réduire l'inductance parasite et améliorer la fiabilité du système.
3, extension du scénario d'application : du module de charge à la protection complète de la chaîne
Avec la mise à niveau de la technologie des stations de recharge, les scénarios d'application des diodes s'étendent des modules de recharge traditionnels à l'ensemble de la chaîne, couvrant de multiples aspects tels que la gestion de l'énergie, la compatibilité électromagnétique (CEM) et la protection de sécurité.

Gestion de l'alimentation : dans les circuits PFC (Power Factor Correction), des diodes à récupération rapide combinées à des MOSFET SiC peuvent atteindre un rendement élevé et une faible conversion d'énergie harmonique, répondant aux exigences de la norme CEI 61000-3-2.
Compatibilité électromagnétique : les diodes TVS (suppression de tension transitoire), avec leur vitesse de réponse en nanosecondes, peuvent supprimer efficacement les surtensions générées lorsque les bornes de recharge sont connectées aux véhicules, protégeant ainsi le circuit en aval des dommages. Par exemple, une diode TVS de 5 kW développée par une certaine entreprise a une précision de tension de serrage de ± 5 % et une capacité d'absorption de surtension accrue de 10 kA.
Protection de sécurité : à l'interface du pistolet de charge, le réseau de diodes peut former des circuits de protection anti-inversion et contre les surtensions/surintensités pour éviter les dommages à l'équipement causés par une mauvaise utilisation. Par exemple, le système de charge d'un certain modèle de voiture utilise des diodes TVS bidirectionnelles pour maintenir la tension inverse dans une plage sûre, évitant ainsi le risque de surcharge de la batterie.