上海贝岭车载逆变电源功率器件解决方案

【导读】作为一种电源转换器，车载逆变电源能够将储能电池直流电转换为220V的交流电，给笔记本电脑、数码相机、无人机等设备提供电能。其输出波形包括修正弦波和纯正弦波两种类型，修正弦波车载逆变电源价格便宜，但输出波形质量较差，适用于小功率用电设备；纯正弦波车载逆变电源可提供高质量交流电，适用于大部分用电设备，工作稳定，但价格较贵。

一、引言

作为一种电源转换器，车载逆变电源能够将储能电池直流电转换为220V的交流电，给笔记本电脑、数码相机、无人机等设备提供电能。其输出波形包括修正弦波和纯正弦波两种类型，修正弦波车载逆变电源价格便宜，但输出波形质量较差，适用于小功率用电设备；纯正弦波车载逆变电源可提供高质量交流电，适用于大部分用电设备，工作稳定，但价格较贵。逆变输出波形如图1所示：

（a）修正弦波

(b) 纯正弦波

图1 车载逆变电源输出波形

车载逆变电源适配于多类型负载，直流电池的输入电压范围覆盖12V~72V，功率等级包括100W至数千瓦。多采用两级电路结构，前级DC/DC变换器对直流电池电压进行升压，后级DC/AC逆变器实现逆变交流输出。典型产品及电路结构如图2所示：

(a)典型产品

(b) 电路结构

图2 典型产品及电路结构

二、车载逆变电源典型拓扑及工作原理

在车载逆变电源中，前级DC/DC变换器一般选用推挽电路实现直流升压，后级DC/AC变换器通常使用全桥电路实现逆变输出。整体控制框图如图3所示，典型波形如图4所示：

图3 车载逆变电源电路框图

图4 典型波形

DC/DC变换器：通常采用隔离型DC/DC变换器，由变压器初级升压电路和变压器次级整流电路组成，能有效提升电路增益，实现高升压比。

变压器初级升压电路：主要功能是将直流电池输出的低压直流电转换为高频交流电。推挽电路结构简单，所用的功率开关管数量仅为全桥电路的一半，适用于低电压大电流的应用场合，故在车载逆变电源中得到了广泛的应用，拓扑结构如图5(a)所示。

变压器次级整流电路：主要功能是将高频变压器次级输出的交流电转换为高压直流电，通常采用全桥整流电路，如图5(b)所示。

(a)推挽升压电路

(b) 桥式整流电路

图5 DC/DC变换器

DC/AC变换器：主要功能是将高压直流母线电压转换为220V/50Hz的单相交流电，通常采用H桥逆变电路，方案成熟，性能较好，拓扑结构如图6所示：

图6 H桥逆变电路

三、上海贝岭车载逆变电源功率器件解决方案

基于多年的技术沉淀与积累，上海贝岭已开发出系列高性能、高可靠性的功率开关器件。同时，聚焦市场的主流应用，推动器件研发与市场应用协同发展，为客户提供更加专业、高效的功率器件解决方案。

针对车载逆变电源应用领域，基于对该应用需求的深度理解，现已推出完整的功率器件方案，包括SGT MOSFET和IGBT等系列产品。具备易于驱动、通态损耗低、热稳定性好等优势。在众多主流客户中得到广泛应用及好评。

3.1 更具竞争力的产品特点

3.2 系统应用优势

推挽升压电路：SGT MOSFET应用于推挽升压电路中，低通态电阻RDS(on) 可以显著降低器件的通态损耗，使得相同功率应用下器件的温升更低，或同样的散热设计中，可流过更高电流，更好发挥系统的应用性能。更高的阈值电压一致性，利于在推挽升压电路中实现多颗器件并联，实现更高功率输出的同时降低器件成本。同时更低的QG有利于降低对栅极驱动的功率要求，使得驱动更加容易。

全桥逆变电路：针对车载逆变电源应用，当出现负载侧短路时，IGBT强短路能力可以实现更加安全可靠的保护。低导通压降VCE(sat)可有效改善系统的通态损耗，低Eon和Eoff能降低开关损耗，这些参数对于提升系统效率至关重要。

3.3 全面的功率器件解决方案

针对车载逆变电源应用领域，贝岭具备完整的功率器件选型和解决方案，SGT-MOSFET系列产品可应用于低压大电流的推挽电路，IGBT系列产品适用于高效的全桥逆变电路，覆盖宽范围的电压、电流等级和多种封装形式，满足不同功率等级的车载逆变电源应用需求。产品的具体型号的及参数如表1、表2所示。

表1 车载逆变电源SGT MOSFET选型方案

表2 车载逆变电源IGBT选型方案

3.4 专业的技术支持

贝岭始终秉持“零缺陷”的品控理念，持续进步，为客户提供更优质的产品。同时，作为产品研发与客户之间沟通的桥梁，贝岭拥有专业的系统应用和技术支持团队，基于应用场景及客户需求的差异，提供专业、便捷的功率器件选型及系统解决方案。

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