Micropower 充电机采用 SiC碳化硅技术

今年二月份，位于瑞典韦克舍的Micropower集团开始全面在电动叉车配套的电池充电机开关桥上使用碳化硅晶体管技术。时至今日，公司不但没有后悔当时的决定，反而在碳化硅技术上加快了步伐。

“两年前，我们收到了最后一批用于叉车充电机开关桥上的硅片MOSFET。然后我们决定做一项很大的投资 - 升级采用碳化硅。”Micropower研发部项目经理Magnus Pihl介绍到。

实际上，Micropower本来准备再过2-3年才转用碳化硅。但是公司放弃中期发展的计划，而把2016年整年专门用于研发样机、测试和评估SiC技术。
“我们在室外的集装箱中做了很多严格的现场测试，以确认是否会发生燃烧事故，但在我们使用的晶体管上没有发生一起。因此我们得出结论是碳化硅非常出色，以后我们应该不会再用硅片的IGBT或MOSFET来做桥了。”
位于韦克舍的Micropower开发和生产三相的3kW或更大功率的大型电池充电设备。他们将主电源的电压变压到合适电池充电电压，通常是48V，今后也会有适用于电动汽车的400V。
因为是三相的，所以所使用的晶体管需要承受1kV的高压。两年前当Micropower在寻找合适的SiC器件时，它的样品非常少。
我们做了一个临时的决定，找到了 United Silicon Carbide 公司，他们提供客户定制方案，这个决定帮助我们尽快投入生产，至今运行良好。
在常规的TO247封装中，SiC(碳化硅)常开型JFET与硅片低压MOSFET串联。硅晶体管可靠地控制和关断SiC晶体管，对于用户来说，整体功能如同MOSFET。
“当我们在使用硅片MOSFET时，没有高于1000V电压的，但是现在我们可以承受1200V的电压，所以这种解决方案对付雷电和网络过高电压情况的稳定性要好得多。
只是一个组件的升级，效率就可以提升一个百分点。之前，开关桥是叉车充电机中损耗最多的部分，而现在不是了，损耗会更多来自其他部分。”Magnus Pihl介绍到。
在未来，Micropower也会评估1200 V高压 下 SiC MOSFET的使用情况，因为许多半导体制造商现在可以提供大量的产品。
目前，整个产品线中只有10kW充电机已经采用了SiC（碳化硅）技术，可用于400V和480V（美制）电源的铅酸和锂电池充电机。不过公司计划在所有产品上采用SiC技术。
第一步，公司会对现有产品进行器件升级。开发者唯一必须做的是在控制电路部分改变门极电阻和温度极限，因为损耗减少了。

Sharp100是一台10kW的三相充电机

图片是没有外壳的充电机。

关于SiC高昂的价格会否影响业务发展，Magnus Pihl回答到：“我们已经做了一个新的充电机的案例研究，结论是合理的。额外增加的SiC成本却可以带来更小的冷却法兰和更小的变压器。
同时，更高效率、更大功率的充电机将在明年年初发布，年后我们重新推出13kW的充电机。除了一些磁性元器件之外，产品中的其他部分都是一样的。
由于叉车制造商计划将铅酸电池转换成锂电池，因此对于大功率充电机的需求也会得到增长。铅酸电池受铅板内阻的限制不能进行快充，但锂电池可以进行快充，所以充电机就需要更大功率。
下一步会使用可扩展模块来达到更大功率，甚至到50kW。在未来，这种方案可以给电动汽车充电。
很多年以来，叉车在电动车辆领域处于技术领先地位，但他们也即将成为电动车辆的一份子，所以我们的目标是现在你也可以购买电动汽车的充电机了。
在叉车领域，Micropower也注意到六七年间一个很大的飞跃，从今天的48V电池系统到400V电动汽车电池系统。
所以，我们已经开始用400V输出电压进行充电，并将SiC二极管应用在变压器后端的输出整流器上。