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效率的強制性指令:解析GB 46519-2025對中國電動汽車充電樁電源模塊市場的影響及碳化硅技術的關鍵作用

楊茜 ? 來源:jf_33411244 ? 作者:jf_33411244 ? 2025-11-03 10:16 ? 次閱讀
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效率的強制性指令:解析GB 46519-2025對中國電動汽車充電樁電源模塊市場的影響及碳化硅技術的關鍵作用

傾佳電子(Changer Tech)是一家專注于功率半導體和新能源汽車連接器的分銷商。主要服務于中國工業(yè)電源、電力電子設備和新能源汽車產業(yè)鏈。傾佳電子聚焦于新能源、交通電動化和數字化轉型三大方向,并提供包括IGBT、SiC MOSFET、GaN等功率半導體器件以及新能源汽車連接器。

傾佳電子楊茜致力于推動國產SiC碳化硅模塊在電力電子應用中全面取代進口IGBT模塊,助力電力電子行業(yè)自主可控和產業(yè)升級!

傾佳電子楊茜咬住SiC碳化硅MOSFET功率器件三個必然,勇立功率半導體器件變革潮頭:

傾佳電子楊茜咬住SiC碳化硅MOSFET模塊全面取代IGBT模塊和IPM模塊的必然趨勢!

傾佳電子楊茜咬住SiC碳化硅MOSFET單管全面取代IGBT單管和大于650V的高壓硅MOSFET的必然趨勢!

傾佳電子楊茜咬住650V SiC碳化硅MOSFET單管全面取代SJ超結MOSFET和高壓GaN 器件的必然趨勢!

第一部分:執(zhí)行摘要

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傾佳電子旨在深度剖析即將實施的中國強制性國家標準GB 46519-2025《電動汽車供電設備能效限定值及能效等級》對電動汽車(EV)充電樁電源模塊市場帶來的結構性變革、技術路徑的必然選擇以及核心半導體器件的應用價值。隨著該標準于2026年11月1日正式生效,整個中國充電樁行業(yè)將迎來一場以能效為核心的深刻洗牌。

傾佳電子的核心結論如下:

首先,GB 46519-2025不僅是一項環(huán)保節(jié)能法規(guī),更是一項強有力的產業(yè)政策工具。其強制性屬性和分級能效體系(一級、二級與能效限定值)將徹底淘汰低效的傳統(tǒng)電源模塊設計,迫使整個行業(yè)向以碳化硅(SiC)等寬禁帶半導體技術為基礎的高頻高效解決方案轉型。這不僅將重塑市場競爭格局,還將加速中國本土戰(zhàn)略性半導體產業(yè)的成熟與應用。

其次,為了達到標準所規(guī)定的一級能效(Level 1)目標,充電樁電源模塊的拓撲架構將趨于統(tǒng)一?;谔蓟鐼OSFET的三相有源整流功率因數校正(PFC)電路,因其能夠從根本上消除傳統(tǒng)維也納整流橋的導通損耗,并實現極高的轉換效率(>98%),將成為實現一級能效的首選和核心技術架構。這標志著沿用多年的基于硅基IGBT的傳統(tǒng)維也納 PFC方案將在高端市場中被迅速取代。

最后,以基本半導體(BASiC Semiconductor)的1200V碳化硅MOSFET(如B3M020120ZL)為代表的先進功率器件,將在這一輪技術升級中扮演至關重要的角色。其極低的導通電阻($R_{DS(on)}$)、優(yōu)異的高溫性能、極快的開關速度以及幾乎為零的反向恢復特性,是實現三相有源PFC拓撲高效、穩(wěn)定運行的技術基石。這些器件不僅是滿足新國標一級能效的技術保障,更是提升充電樁功率密度、可靠性并最終優(yōu)化全生命周期成本(TCO)的關鍵。

綜上所述,GB 46519-2025標準的出臺,將是中國充電樁市場從“規(guī)模擴張”向量“質量提升”轉型的關鍵拐點。對于產業(yè)鏈中的所有參與者而言,能否深刻理解并迅速適應由該標準引發(fā)的技術變革,將直接決定其未來的市場地位。傾佳電子將為相關企業(yè)和決策者提供一份全面的戰(zhàn)略地圖與技術路線圖。

第二部分:新的監(jiān)管格局:解構GB 46519-2025

2.1 新標準的適用范圍與強制性指令

GB 46519-2025,全稱為《電動汽車供電設備能效限定值及能效等級》,是中國國家市場監(jiān)督管理總局正式批準發(fā)布的強制性國家標準(標識為“強標”)。這一屬性至關重要,它意味著與推薦性或自愿性標準不同,該標準具有法律約束力,所有在中國境內生產、銷售和進口的適用產品都必須強制遵守其規(guī)定。

關鍵時間節(jié)點與實施影響

該標準將于2026年11月1日起正式實施 。這一時間表的設定為整個產業(yè)鏈提供了大約兩年的過渡期。在此期間,電源模塊制造商、充電樁整機廠以及相關供應鏈企業(yè)必須完成現有產品的技術升級、新產品的研發(fā)與認證、生產線的調整以及不合規(guī)產品庫存的管理。這個過渡期既是挑戰(zhàn)也是機遇,將篩選出具備技術前瞻性和快速反應能力的企業(yè)。

廣泛的適用設備范圍

根據標準文本,其適用范圍覆蓋了非車載傳導式充電設備,明確包括了直流快速充電機(非車載充電機)和交流充電樁(交流充電樁)。標準還規(guī)定了寬泛的電壓等級,其供電電源額定電壓最高可達1000V AC或1500V DC,額定輸出電壓同樣最高可達1000V AC或1500V DC 。這表明該標準不僅覆蓋了當前市場上的主流充電設備,也充分考慮了未來向800V甚至更高電壓平臺發(fā)展的行業(yè)趨勢,具有很強的技術前瞻性。

2.2 分級能效體系的深遠影響

GB 46519-2025的核心在于建立了金字塔式的能效等級體系,通常包括三個層次:一級能效(最高效,代表行業(yè)領先水平)、二級能效(節(jié)能評價值,高于市場平均水平)以及能效限定值(市場準入門檻)。

構建性能驅動的市場層次

這種分級體系將從根本上改變市場的評價標準。它不僅通過“能效限定值”淘汰了效率最低、能耗最高的落后產品,還將通過“一級”和“二級”能效等級,為技術領先和產品差異化提供了明確的標尺。未來,能效等級將成為充電樁產品標簽上的核心指標之一,直接影響產品的市場定位和競爭力。

引發(fā)市場結構性分化

在2026年11月1日之后,充電樁電源模塊市場將沿著能效等級的劃分出現顯著分化。達到一級能效的模塊將被定位為高端、高性能產品,主要面向對運營成本(電費)高度敏感的應用場景,例如高利用率的公共快充站、物流車隊和公交場站。而僅滿足能效限定值的產品則可能在成本敏感、使用頻率較低的場景中占據一席之地。這種分化將引導資本和研發(fā)資源向更高效率的技術方向集中。

與國家強制性認證體系的協同

值得注意的是,該能效標準的強制實施與中國將電動汽車充電設備納入強制性產品認證(CCC認證)目錄的舉措在時間上高度協同 。這表明國家市場監(jiān)督管理總局(SAMR)和中國質量認證中心(CQC)正在進行一場協調一致的監(jiān)管升級,旨在全面提升中國充電基礎設施生態(tài)系統(tǒng)的質量、安全和性能標準 6。能效將成為未來CCC認證中不可或缺的一環(huán),進一步強化了其強制執(zhí)行的力度。

2.3 全球視野:中國戰(zhàn)略性的監(jiān)管姿態(tài)

將GB 46519-2025置于全球監(jiān)管背景下,可以發(fā)現中國采取了一種獨特而有力的策略。

國際主流監(jiān)管趨勢

在全球范圍內,主要經濟體都在加強對充電基礎設施的監(jiān)管。歐盟的《替代燃料基礎設施法規(guī)》(AFIR)主要聚焦于充電樁的部署密度(如在主要公路沿線每60公里部署一個快充站)和互操作性(強制要求支持ISO 15118通信協議)。美國則更多地依賴“能源之星”(ENERGY STAR)等自愿性認證項目來引導外部電源的能效提升,并通過各州的建筑法規(guī)來推動充電設施的預埋和安裝 。英國則強制要求新安裝的充電樁具備“智能充電”功能,以更好地管理電網負荷 。

中國的獨特路徑:直擊硬件核心

相較于歐美側重于網絡布局、支付便利性和電網互動,中國的GB 46519-2025是一項直接針對硬件設備本身“能量轉換效率”的強制性干預。這是一種更為根本和徹底的監(jiān)管方法,旨在從源頭上減少能源在充電過程中的損耗。這一策略與中國更廣泛的國家級節(jié)能減排和“雙碳”目標高度一致 。

這種監(jiān)管策略背后,隱藏著更深層次的產業(yè)發(fā)展邏輯。一項如此嚴格的強制性能效標準,無法通過對現有硅基技術的修補和漸進式改良來滿足,它必然要求行業(yè)進行一次技術代際跨越,即全面轉向以碳化硅(SiC)為代表的寬禁帶半導體技術。與此同時,中國正在積極扶持本土的碳化硅產業(yè)鏈,以期在這一關鍵的第三代半導體領域實現技術自主。因此,通過設立強制性標準,實際上是為本土的碳化硅產業(yè)創(chuàng)造了一個巨大且有保障的內需市場,這無疑將極大地推動像基本半導體這樣的本土企業(yè)加速技術迭代和市場擴張。從這個角度看,GB 46519-2025不僅是一項環(huán)境法規(guī),更是一項精心設計的產業(yè)政策,其目標是利用法規(guī)杠桿,同時實現節(jié)能減排和培育戰(zhàn)略性新興產業(yè)的雙重目標。

此外,2026年的最終期限將引發(fā)市場的動態(tài)演變??梢灶A見,在2025年至2026年初,市場上現存的、基于傳統(tǒng)技術的低效電源模塊制造商可能會為了清理庫存而進行降價促銷,導致低端市場出現暫時的“價格戰(zhàn)”。然而,與此同時,各大廠商的研發(fā)部門正在與時間賽跑,全力開發(fā)、驗證和認證符合新標準的高效產品。這將形成一個獨特的市場周期:在最終期限到來之前,市場先經歷一波低價舊產品的拋售潮,然后在2026年11月之后,迅速轉向以技術和性能為導向、價格更高的合規(guī)新產品。這一過程將對供應鏈的穩(wěn)定性和市場定價造成顯著的短期波動。

第三部分:市場顛覆與電源模塊供應商的戰(zhàn)略要務

GB 46519-2025的實施將如同一塊投入平靜湖面的巨石,在中國充電樁電源模塊市場激起層層漣漪,其影響將是深遠且結構性的。供應商必須重新審視其技術路線、競爭策略和供應鏈布局,以適應即將到來的新時代。

3.1 必然的技術遷徙:從硅基到碳化硅

新標準設定的能效門檻,尤其是一級能效的要求,實際上宣判了傳統(tǒng)功率模塊技術路線的終結。長期以來,基于硅基絕緣柵雙極晶體管(Si-IGBT)的電源模塊是直流快充市場的主流。然而,Si-IGBT器件較高的開關損耗和導通損耗,為其效率設定了一個難以逾越的天花板,通常在95%左右,這使得它們在物理上無法滿足新標準的高能效要求。

因此,GB 46519-2025將成為一個強大的催化劑,強制推動整個行業(yè)向寬禁帶(WBG)半導體技術進行不可逆轉的遷移。在這一轉型中,碳化硅(SiC)MOSFET因其在高壓(1200V及以上)、大功率(>30kW)應用中的綜合優(yōu)勢而成為首選技術 。SiC材料具有比硅高10倍的擊穿場強、2倍的電子飽和速率和3倍的熱導率 ,這使其制成的器件能夠在更高電壓、更高頻率和更高溫度下運行,同時保持極低的損耗。對于電源模塊制造商而言,采用SiC不再是一個可選項,而是進入主流和高端市場的必要條件。

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3.2 競爭格局的重塑

新標準的實施將如同一個過濾器,對市場上的所有參與者進行篩選和重新排序,導致市場格局發(fā)生深刻變化。

市場的兩極分化

未來的市場將明顯分化為兩大陣營:

技術領導者:那些在SiC器件應用、高頻磁性元件設計、先進熱管理以及精密控制算法方面擁有深厚積累和持續(xù)研發(fā)投入的企業(yè)將脫穎而出。他們能夠率先推出符合一級能效的高性能產品,從而占據高利潤的高端市場,并樹立品牌的技術形象。

技術跟隨者與市場出局者:對于那些技術轉型緩慢、未能及時掌握SiC應用技術的企業(yè),它們將被迫在僅滿足能效限定值的低端市場中進行殘酷的價格競爭,利潤空間將被嚴重擠壓。其中一部分企業(yè)可能因無法承擔高昂的研發(fā)成本或缺乏穩(wěn)定的SiC供應鏈而被市場淘汰。這很可能引發(fā)一波行業(yè)內的兼并重組浪潮。

供應鏈的戰(zhàn)略性重組

隨著技術核心的轉移,供應鏈的重心也將發(fā)生變化。過去,電源模塊的價值可能更多體現在集成和制造能力上。未來,其核心價值將越來越多地體現在內部的SiC功率器件上。因此,電源模塊制造商與上游SiC器件供應商(如基本半導體、英飛凌安森美等)之間的關系,將從簡單的采購關系演變?yōu)樯疃鹊膽?zhàn)略合作關系 。能否獲得穩(wěn)定、高質量、高性能的SiC器件供應,將成為決定模塊制造商成敗的關鍵因素之一。

3.3 經濟影響分析

GB 46519-2025不僅是技術指令,也將深刻影響市場的經濟模型。

巨大的存量與增量市場

中國是全球最大的電動汽車和充電樁市場。截至2024年底,中國充電基礎設施保有量已超過1188萬臺 ,其中公共直流快充樁占有重要比例 。新標準將應用于所有新增和替換的充電設備,這意味著一個規(guī)模達數百億人民幣的合規(guī)電源模塊市場將被激活。

從初始成本(CAPEX)到全生命周期成本(TCO)的價值轉移

雖然采用SiC技術的電源模塊在物料清單(BOM)成本上高于傳統(tǒng)硅基方案,但新標準將強制整個行業(yè),尤其是終端用戶和充電運營商(CPO),將關注點從初次采購成本(CAPEX)轉移到包含運營成本在內的全生命周期成本(TCO)。對于CPO而言,能效的提升直接轉化為電費支出的降低。例如,一個30kW的充電模塊,效率從94%提升到97%,意味著其自身損耗降低了50%(從1.9kW降至0.9kW)。對于一個高頻率使用的公共充電站而言,日積月累節(jié)省的電費將是相當可觀的,這足以在設備生命周期內覆蓋甚至超越其初始增加的采購成本。因此,新標準實際上是通過法規(guī)強制市場采用TCO的評估模型,這對于推廣高效率、高價值的技術是極為有利的。

這種轉變還將帶來一些積極的外部效應。例如,充電樁效率的提升意味著產生更少的廢熱。一個350kW的超充樁,效率提升3個百分點,就能減少超過10kW的發(fā)熱量。這直接降低了對充電樁內部散熱系統(tǒng)(如風扇、散熱器、甚至液冷系統(tǒng))的復雜度和成本要求。更進一步,在一個部署了數十臺充電樁的大型充電場站中,總損耗功率的降低可以減輕對本地配電變壓器和電網接入點的負荷,從而可能為CPO節(jié)省昂貴的電網增容費用。因此,能效指令的影響超越了充電樁本身,對整個充電站點的建設成本和電網基礎設施都產生了積極的連鎖反應。

最終,隨著所有充電樁都必須滿足一個較高的能效基準,充電樁的外殼、顯示屏、線纜管理等物理設計將逐漸變得同質化,難以形成核心競爭力。真正的差異化和價值核心將轉移到充電樁的“心臟”——電源模塊的設計水平、SiC器件的性能以及控制軟件的先進性。這將引發(fā)價值鏈內部的權力轉移,那些掌握了核心電源電子技術的模塊供應商,相對于僅僅進行外殼組裝的充電樁整機廠,可能會獲得更強的議價能力和市場主導權。

第四部分:實現一級能效的工程藍圖

要滿足GB 46519-2025嚴苛的一級能效標準,電源模塊的設計必須經歷一次范式革命。這不僅是器件的簡單替換,更是系統(tǒng)架構、拓撲選擇、控制策略和工程實踐的全面升級。

4.1 基礎架構的演進:AFE 有源整流PFC的崛起

在充電樁電源模塊中,AC/DC轉換部分是能效的關鍵環(huán)節(jié),其主要功能是實現功率因數校正(PFC)。

傳統(tǒng)維也納PFC拓撲的局限性

多個參考設計已經證明,基于SiC的有源整流PFC可以輕松實現超過98.6%的效率,使其成為滿足GB 46519-2025一級能效要求的不二之選 。

4.2 碳化硅在三相有源整流PFC中的核心作用

AFE變換器的整體效率在很大程度上取決于其核心功率開關器件的性能。雖然Si IGBT也可用于構建AFE,但其固有的物理特性限制了系統(tǒng)的性能上限。

SiC MOSFET技術的引入,為三相有源整流PFC性能帶來了質的飛躍。該模塊極低的開關損耗使得三相有源整流PFC能夠在很高的開關頻率下(例如,參考設計中提到的45 kHz甚至更高)運行,而效率幾乎不受影響 。這與Si IGBT形成了鮮明對比,后者的開關損耗會隨著頻率的升高而急劇增加,導致效率嚴重下降,從而限制了其實際工作頻率 。

這些優(yōu)勢的結合,使得基于SiC的AFE在整流(PFC)和逆變(回饋)兩種模式下都能達到超過98.5%的峰值效率 。這相較于通常效率上限在96%左右的IGBT系統(tǒng),是一個顯著的進步 。

4.3 系統(tǒng)級的優(yōu)化設計

實現一級能效是一個系統(tǒng)工程,除了PFC級,還需要對整個功率鏈路進行精細的優(yōu)化。

DC/DC隔離變換級

PFC級之后通常是一個隔離的DC/DC變換器,用于將高壓直流母線電壓轉換為適合電池充電的電壓。為了不讓這一級的損耗抵消PFC級的優(yōu)勢,DC/DC級也必須具備極高的效率。LLC諧振變換器或相移全橋(PSFB)變換器是常用的高效拓撲。在這些拓撲中,同樣使用SiC MOSFET替代硅器件,可以顯著降低開關損耗和導通損耗,實現軟開關,從而將DC/DC級的效率也推向極致 。

驅動電路PCB布局

要充分發(fā)揮SiC器件的高速開關潛力,必須有與之匹配的驅動電路和優(yōu)化的PCB布局。例如,采用帶開爾文源極(Kelvin Source)引腳的封裝(如TO-247-4L)就顯得尤為重要。這個額外的引腳為柵極驅動回路提供了一個獨立于功率主回路的干凈返回路徑,從而消除了功率路徑上寄生電感對驅動信號的干擾,確保了更快、更穩(wěn)定、更干凈的開關過程,有效降低了開關損耗和電壓過沖 。

熱管理設計

盡管SiC器件效率更高,發(fā)熱量更小,但其功率密度的提升也對熱管理提出了新的要求。SiC芯片的尺寸通常比同等電流規(guī)格的硅芯片小,這意味著熱量更加集中。因此,需要采用低熱阻($R_{th(jc)}$)的封裝和高效的散熱系統(tǒng)設計,以確保結溫保持在安全范圍內,維持器件的長期可靠性 。

從更宏觀的視角看,GB 46519-2025通過設定極高的能效目標,實際上是在間接“指定”一套最優(yōu)的技術架構,即“基于SiC的三相有源PFC”。這種做法雖然在一定程度上限制了技術路線的多樣性,但也迫使整個國家的產業(yè)力量集中攻克和優(yōu)化這一世界級的先進拓撲。通過規(guī)?;瘧茫袊髽I(yè)有望在這一特定技術領域快速積累經驗、降低成本,并形成全球性的競爭優(yōu)勢。

然而,向高頻SiC設計的轉變也帶來了新的工程挑戰(zhàn)。SiC MOSFET極快的開關速度(高$dv/dt$和$di/dt$)會產生更強的電磁干擾(EMI)。因此,工程師們面臨的挑戰(zhàn)不再僅僅是處理熱損耗,還必須解決電磁兼容性(EMC)問題,包括設計更復雜的EMI濾波器、優(yōu)化屏蔽和PCB布局等,以滿足CQC/CCC認證中嚴格的EMC法規(guī)要求 。這要求設計團隊具備更全面的系統(tǒng)級工程能力。

第五部分:應用深度解析:基本半導體SiC MOSFET的價值

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在滿足GB 46519-2025一級能效標準的設計中,選擇合適的功率器件是成功的關鍵。本節(jié)將以基本半導體(BASiC Semiconductor)的兩款1200V SiC MOSFET——B3M020120ZL(20mΩ)和B3M040120Z(40mΩ)為例,深入分析其關鍵性能參數如何為構建高效充電樁電源模塊提供價值。

5.1 核心器件性能指標分析

通過對這兩款產品數據手冊的詳細解讀 ,可以將其關鍵性能指標(KPI)與實現一級能效的設計目標直接關聯起來,從而量化其應用價值。

表5.1:基本半導體1200V SiC MOSFET關鍵性能指標(KPI)在一級能效充電模塊設計中的價值分析

參數 B3M020120ZL (20mΩ) B3M040120Z (40mΩ) 對一級能效設計的影響及損耗分析
額定電壓 ($V_{DSmax}$) 1200 V 29 1200 V 29 為當前主流的800V直流母線架構提供充足的電壓裕量,確保在高壓快充系統(tǒng)中的安全可靠運行。
導通電阻 ($R_{DS(on)}$ @ 25°C) 典型值 20 mΩ 29 典型值 40 mΩ 29 導通損耗: 極低的$R_{DS(on)}$是降低導通損耗($P_{cond} = I_{D}^2 times R_{DS(on)}$)的核心。B3M020120ZL適用于更大功率的模塊或作為主開關,而B3M040120Z可用于功率稍低的模塊或交錯并聯設計中,以平衡成本與性能。
$R_{DS(on)}$ 溫度系數 (@ 175°C) 典型值 37 mΩ (約1.85倍) 29 典型值 75 mΩ (約1.87倍) 29 導通損耗: 導通電阻隨溫度的正向變化特性是可預測的,這對于進行精確的熱設計和損耗建模至關重要,確保模塊在實際高溫工作條件下仍能滿足能效目標。
總開關能量 ($E_{on}+E_{off}$) 約 1550 μJ (體二極管續(xù)流) 29 約 820 μJ (體二極管續(xù)流) 29 開關損耗: 開關損耗($P_{sw} = (E_{on}+E_{off}) times f_{sw}$)與開關頻率成正比。極低的開關能量是實現高頻化設計(>100kHz)以提升功率密度的前提,同時避免了效率的大幅下降。
總柵極電荷 ($Q_g$) 典型值 168 nC 29 典型值 85 nC 29 開關損耗與驅動損耗: 更低的$Q_g$意味著驅動器為其充電所需能量更少,從而降低了驅動電路本身的損耗。同時,低$Q_g$也有助于實現更快的開關瞬態(tài)過程,進一步減小開關損耗。
反向恢復電荷 ($Q_{rr}$) 280 nC @ 25°C 29 187 nC @ 25°C 29 拓撲使能特性: 盡管并非為零,但這個數值相比硅MOSFET低了數個數量級。極低的$Q_{rr}$是PFC拓撲能夠高效、可靠工作的根本原因,它顯著降低了互補開關在開通時的能量損耗($E_{on}$)。
封裝形式 TO-247-4L 29 TO-247-4 29 開關性能與損耗: TO-247-4L封裝帶有一個獨立的開爾文源極引腳,它將柵極驅動回路與功率主回路分開,最大限度地減小了共源電感效應,從而實現更干凈、更快速的開關,充分釋放SiC芯片的低開關損耗潛力。

5.2 性能建模與損耗降低分析

導通損耗的顯著降低

三相有源PFC電路中,無論是高頻橋臂還是工頻橋臂,電流都需要流經MOSFET。使用B3M020120ZL這樣20mΩ級別的低導通電阻器件,相比于傳統(tǒng)的Si-IGBT(通常有數百毫伏的飽和壓降)或更高阻值的MOSFET,可以成倍地降低導通損耗。在幾十安培的大電流下,這種優(yōu)勢尤為明顯,是提升滿載效率的關鍵。

開關損耗的有效控制

GB 46519-2025不僅要求高效率,市場還要求高功率密度,這就需要提高開關頻率?;景雽wSiC MOSFET極低的開關能量($E_{on}$和$E_{off}$)意味著在將開關頻率從傳統(tǒng)的20kHz提升到100kHz甚至更高時,開關損耗的增長得到了有效控制。這使得設計者可以在追求模塊小型化、輕量化的同時,不必在效率上做出巨大妥協。

開爾文源極封裝的決定性優(yōu)勢

在高速開關應用中,封裝的寄生參數影響巨大。B3M020120ZL采用的TO-247-4L封裝 ,其第四個引腳——開爾文源極引腳——是一個精巧而關鍵的設計。在傳統(tǒng)的三引腳封裝中,柵極驅動電流和主功率電流共享源極引腳,這會在源極引腳的寄生電感上產生一個電壓降($L_s times di/dt$)。這個電壓會與輸入的柵極驅動電壓($V_{GS}$)反向串聯,形成負反饋,從而減慢開關速度,增加開關損耗,并可能引發(fā)振蕩。開爾文源極引腳為柵極驅動器提供了一個獨立的、無大電流流過的返回路徑,徹底消除了共源電感的影響,使得柵極能夠接收到干凈、陡峭的驅動信號,從而讓SiC芯片的快速開關潛力得到淋漓盡致的發(fā)揮。對于追求極致效率的一級能效設計而言,這種先進封裝是不可或缺的。

5.3 競爭定位與戰(zhàn)略價值

綜合分析,基本半導體的1200V SiC MOSFET系列產品,特別是以B3M020120ZL為代表的低導通電阻、先進封裝型號,其性能參數與GB 46519-2025一級能效電源模塊的技術需求高度契合。它們不僅提供了實現高效率的物理基礎,還通過先進封裝等設計細節(jié),幫助工程師解決高頻應用中的實際挑戰(zhàn)。

此外,作為一家中國本土的半導體公司,基本半導體在新國標推動的產業(yè)升級浪潮中具有獨特的戰(zhàn)略地位。它能夠為國內充電樁企業(yè)提供更敏捷的技術支持、更穩(wěn)定的供應鏈保障,并且其發(fā)展與國家推動關鍵半導體技術自主化的戰(zhàn)略方向相一致。因此,在新國標所創(chuàng)造的市場機遇下,基本半導體的產品不僅是技術上的優(yōu)選,也具備了供應鏈安全和產業(yè)政策層面的戰(zhàn)略價值。

深圳市傾佳電子有限公司(簡稱“傾佳電子”)是聚焦新能源與電力電子變革的核心推動者:
傾佳電子成立于2018年,總部位于深圳福田區(qū),定位于功率半導體與新能源汽車連接器的專業(yè)分銷商,業(yè)務聚焦三大方向:
新能源:覆蓋光伏、儲能、充電基礎設施;
交通電動化:服務新能源汽車三電系統(tǒng)(電控、電池、電機)及高壓平臺升級;
數字化轉型:支持AI算力電源、數據中心等新型電力電子應用。
公司以“推動國產SiC替代進口、加速能源低碳轉型”為使命,響應國家“雙碳”政策(碳達峰、碳中和),致力于降低電力電子系統(tǒng)能耗。
需求SiC碳化硅MOSFET單管及功率模塊,配套驅動板及驅動IC,請?zhí)砑觾A佳電子楊茜微芯(壹叁貳 陸陸陸陸 叁叁壹叁)

第六部分:戰(zhàn)略建議與未來展望

GB 46519-2025標準的出臺,為中國電動汽車充電樁行業(yè)設定了清晰的技術航向。面對這一確定性的未來,產業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的參與者都需要制定前瞻性的戰(zhàn)略,以抓住機遇,應對挑戰(zhàn)。

6.1 對電源模塊制造商的建議

技術路線圖:應立即調整研發(fā)重心,果斷停止在傳統(tǒng)硅基IGBT方案上的新項目投入。將所有核心資源轉向掌握和精通基于SiC的三相有源PFC和高效LLC諧振等拓撲架構。建立專門的團隊,深入研究SiC器件的驅動、保護、熱管理和EMC抑制技術。

戰(zhàn)略性采購:與像基本半導體這樣的核心SiC器件供應商建立深度戰(zhàn)略合作伙伴關系,而不僅僅是臨時的采購關系。考慮到未來SiC晶圓產能可能成為行業(yè)發(fā)展的瓶頸,簽訂長期供貨協議、參與早期產品定義,將是保障供應鏈安全和獲取技術優(yōu)勢的關鍵。

價值主張重塑:在市場營銷和產品定位上,必須從過去強調“元/瓦”($/W)的成本競爭,轉向宣傳“全生命周期成本”(TCO)的價值競爭。向客戶清晰地展示,雖然初始采購成本有所增加,但一級能效產品帶來的長期電費節(jié)省、可靠性提升和維護成本降低,將創(chuàng)造更大的總體價值。

6.2 對充電樁整機制造商(OEM)的建議

采購規(guī)范升級:立即更新內部的元器件和模塊采購技術規(guī)范,明確要求電源模塊必須符合GB 46519-2025的一級或二級能效等級。要求模塊供應商提供基于SiC器件的詳細損耗分析報告、熱仿真數據和在不同負載點下的實測效率曲線。

強化驗證能力:投資建設或升級自身的電力電子測試平臺,具備獨立驗證電源模塊在全工況(不同輸入電壓、輸出電壓、負載率、環(huán)境溫度)下能效表現的能力。由于標準很可能會規(guī)定在多個典型負載點進行能效測試,因此全面的驗證能力是確保最終產品合規(guī)的必要保障。

6.3 前路展望:超越效率

實現高效率是GB 46519-2025的直接目標,但其更深遠的意義在于,它為中國充電樁行業(yè)未來的技術躍升奠定了堅實的硬件基礎。

通往超充時代的基石:SiC技術帶來的高效率和高功率密度,是實現350kW甚至更高功率的超快充(XFC)技術的前提 。更低的損耗意味著在同等散熱條件下可以集成更高的功率,這為解決用戶“補能焦慮”的終極方案鋪平了道路。

賦能車輛到電網(V2G)的未來:基于SiC MOSFET的三相有源PFC拓撲具有天然的雙向工作能力 。這意味著,為滿足能效標準而開發(fā)的硬件,已經為未來的車輛到電網(V2G)應用做好了準備。當電網需要支撐時,電動汽車可以通過這些高效的雙向充電樁向電網反向送電,成為移動的儲能單元。這與全球范圍內推動智能電網和V2G的趨勢完全吻合 。GB 46519-2025在客觀上加速了整個行業(yè)向V2G硬件的普及。

技術的持續(xù)融合:未來,SiC技術將更深度地滲透到電動汽車的每一個角落,從車載充電機(OBC)、DC/DC轉換器到主驅動逆變器 ,形成一個統(tǒng)一、高效的SiC功率平臺。GB 46519-2025作為充電樁領域的催化劑,將極大地推動SiC技術在中國整個電動汽車產業(yè)鏈中的標準化和規(guī)模化應用,從而在全球下一輪的電動化技術競爭中,為中國贏得先機。

審核編輯 黃宇

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