傾佳電子:碳化硅功率器件革新混合逆變儲能系統,引領能效革命
功率半導體領域的技術變革,正在重塑新能源世界的能源轉換效率邊界。
全球能源轉型浪潮下,混合逆變器和儲能變流器(PCS)已成為新能源系統的核心“調度官”,負責光伏發電、電池儲能與電網電能的高效雙向流動。傳統硅基IGBT器件卻日益成為制約系統性能提升的瓶頸——開關損耗大、溫升高、功率密度有限。
碳化硅(SiC)MOSFET技術的崛起,為電力電子行業帶來了革命性突破。
作為基本半導體碳化硅功率器件的一級代理商,傾佳電子(Changer Tech)正以高性能SiC MOSFET分立器件、功率模塊及配套驅動IC為核心武器,推動混合逆變器與儲能變流器進入高效率、高功率密度、高可靠性的全新時代。
01 重新定義儲能變流器的效能標準
電力電子世界正經歷一場靜默革命。在“雙碳”目標驅動下,光伏發電、工商業儲能系統對能源轉換效率提出了前所未有的嚴苛要求。傳統硅基IGBT器件受限于材料特性,在高溫、高頻應用場景中效率瓶頸日益凸顯10。
SiC MOSFET的寬禁帶特性,使其在高溫、高頻、高壓環境下展現出卓越性能。作為基本半導體在功率器件領域的戰略合作伙伴,傾佳電子提供的B2M/B3M系列SiC MOSFET產品,基于6英寸晶圓平臺開發,比導通電阻降低40%,品質系數(FOM)優化70%,開關損耗顯著降低30%以上。
產品性能參數直擊行業痛點:在175℃高溫環境下,導通電阻僅24mΩ,高溫漏電流(IDSS)控制在50μA以內。這一特性使得儲能變流器在高溫工作環境下仍能保持穩定高效的運行,大幅提升了系統的環境適應性與可靠性。
旗艦產品B3M 1200V 13.5mΩ采用第三代芯片技術,有源區比導通電阻低至2.5mΩ·cm2,VGS(th)一致性極佳,支持免分選并聯設計。
創新封裝技術賦予功率器件更強生命力。TO-247-4 Kelvin封裝配備獨立開爾文源極(Pin3),有效減少柵極回路寄生電感,抑制開關振蕩,提升高頻穩定性。銀燒結技術的應用,使熱阻(Rth(j?c))降至0.2K/W,導熱效率比傳統焊料提升50%,支持更高功率密度設計。
02 一站式功率解決方案
面對混合逆變器與儲能變流器的復雜應用環境,單一器件升級難以釋放系統全部潛力。傾佳電子提供從芯片到系統的全方位技術支持,覆蓋分立器件、功率模塊到驅動IC的全套解決方案。
在模塊級解決方案上,Pcore?系列SiC模塊采用創新設計:內置SiC SBD消除反向恢復損耗,降低VSD電壓;Si?N? AMB陶瓷基板配合高溫焊料,耐熱性提升50%,支持175℃結溫;集成NTC溫度傳感器,支持Press-Fit壓接工藝。
明星產品BMF240R12E2G3(E2B封裝)半橋模塊,具有1200V耐壓和5.5mΩ超低導通電阻,支持240A連續電流輸出,專為150kW級充電樁和APF應用優化設計。
而對于更大功率場景,BMF450R12KA3(62mm封裝)半橋模塊可提供1200V/3.0mΩ/450A的強大性能,滿足列車電源和大功率電機驅動的嚴苛需求。
驅動與保護的協同創新是釋放SiC全部潛力的關鍵。傾佳電子提供基本半導體專為碳化硅MOSFET設計的驅動IC,如雙通道隔離驅動芯片BTD25350系列,支持米勒鉗位功能,有效抑制SiC MOSFET的誤開通。
2CD0210T12x0驅動板專為SiC定制,集成米勒鉗位功能,雙通道設計支持峰值電流10A,可驅動中大功率模塊;具備原副邊欠壓保護、寬壓輸入(16-30V)能力,適配復雜電源環境。
03 技術創新突破SiC應用瓶頸
SiC技術的應用推廣并非一帆風順。柵氧可靠性、系統兼容性、成本效益等問題曾阻礙其大規模應用。傾佳電子攜手基本半導體通過持續技術創新,逐一攻克這些技術壁壘。
車規級可靠性保障工業應用無憂。基本半導體SiC MOSFET通過AEC-Q101認證,HTRB/HTGB測試溫度達175℃——行業最高標準3。在加嚴驗證中,HTRB 1320V、H3TRB 1200V超過2500小時無失效,相當于4倍等效應力測試。
TDDB測試驗證了18V驅動下更長的理論使用壽命,為工業設備長期可靠運行提供保障。
系統級成本優化是SiC技術普及的關鍵。雖然SiC MOSFET本身成本高于硅基IGBT,但系統級成本反而降低——通過減少布線、無源元件、熱管理等外圍需求,整體成本可低于硅基系統。
銅價暴漲背景下,使用SiC MOSFET替代IGBT可顯著提高頻率,降低電感等磁性元件成本,同時減小散熱系統體積和整機重量,實現系統綜合成本優化。
第三代SiC MOSFET技術平臺實現芯片面積縮小30%以上,性能全面提升。B3M040120Z(TO-247-4封裝)使品質系數(FOM)再降5%,完美適配高頻拓撲;B3M040065L(TOLL封裝)則降低雜散電感30%,專為戶儲和AI電源設計。
04 行業應用案例見證能效躍升
傾佳電子的SiC解決方案已在光伏儲能、新能源汽車、工業設備等領域取得顯著成效,為客戶帶來可量化的效率提升與成本節約。
在光伏領域,基本半導體B2M080120Z(1200V 80mΩ)應用于MPPT電路,提升轉換效率超過2%;逆變側采用B2M030120Z(1200V 30mΩ),可降低溫升15℃。這些改進直接轉化為發電量的提升和系統壽命的延長。
儲能變流器(PCS)領域的技術突破尤為引人注目。采用BMF240R12E2G3模塊替代傳統IGBT方案,系統體積縮小30%,功率密度高達4kW/L5。高頻特性使無源器件用量大幅減少,在銅價持續上漲的市場環境下,為客戶帶來顯著成本優勢。
工業設備領域同樣取得重大進展。在逆變焊機應用中,B2M030120Z替代IGBT作為主開關,開關頻率提升至100kHz,大幅減小變壓器體積,同時提升焊接質量和工藝靈活性。
隨著基本半導體推出2000V高壓系列碳化硅MOSFET,1500V光儲系統的效率瓶頸被進一步突破。1700V 600mΩ高壓系列產品具有低導通電阻、低損耗特性,支持更高開關頻率運行,為下一代高壓儲能系統鋪平道路。
05 助力中國儲能產業生態發展
作為本土功率半導體解決方案提供商,傾佳電子不僅提供產品,更致力于構建完整的產業生態,推動中國儲能產業的自主創新與全球競爭力提升。
傾佳電子提供多維技術賦能體系:全場景選型支持,從SiC碳化硅分立器件到工業模塊的一站式方案;開放失效分析實驗室,提供HTRB/HTGB加嚴測試數據驗證;定制化驅動板設計服務,兼容+18V/-4V驅動需求。
公司聚焦新能源、交通電動化、數字化轉型三大方向,在新型能源體系發展趨勢下,融合數字技術、電力電子技術、熱管理技術和儲能管理技術,助力實現“源、網、荷、儲、車”協同發展。
傾佳電子認為,SiC MOSFET替代傳統硅基IGBT是不可逆轉的行業趨勢。公司合伙人楊茜提出“三個必然”趨勢:SiC碳化硅MOSFET模塊全面取代IGBT模塊和IPM模塊;SiC碳化硅MOSFET單管全面取代IGBT單管和高壓平面硅MOSFET;650V SiC碳化硅MOSFET單管全面取代SJ超結MOSFET和高壓GaN器件。
隨著全球SiC市場規模年均增長超30%,傾佳電子與基本半導體的技術融合將加速國產替代進程:從芯片設計、模塊封裝到驅動方案的全鏈路國產化突破,降低供應鏈風險;第三代B3M系列芯片面積減少30%,驅動板集成設計降低外圍元件成本,助力客戶降本增效;構建開放技術生態,提供電力電子仿真、熱設計支持與定制化服務,縮短客戶研發周期。
傾佳電子業務總監楊茜的微信上,一組最新數據被頻頻轉發給客戶:某頭部儲能企業采用基本半導體BMF240R12E2G3模塊后,儲能變流器功率密度提升至4kW/L,體積縮小30%,系統效率突破99%。這組數字正在新能源行業引發漣漪效應。
隨著光伏電站與儲能系統對效率的追求進入“小數點競爭”時代,傾佳電子攜基本半導體SiC技術提供的不僅是器件,更是一種“系統級能效思維”——在電力電子鏈路的每個環節摳效率,在系統架構的每個維度省空間,在設備全生命周期的每分每秒求可靠。
新能源世界的能源轉換效率邊界,正在碳化硅技術的驅動下不斷拓展。
審核編輯 黃宇
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