MDD肖特基二極管在光伏與車載 OBC 的應(yīng)用場景及案例
關(guān)鍵詞: 肖特基二極管 光伏應(yīng)用 車載OBC 選型建議 效率提升
MDD肖特基二極管 因其低正向壓降(VF)、無明顯反向恢復(fù)時間(trr)和高頻特性,在高效率電源領(lǐng)域有著不可替代的作用。隨著新能源產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展,光伏發(fā)電系統(tǒng)與車載 OBC(On-board Charger,車載充電機)對功率器件提出了更高的效率、耐溫和可靠性要求。作為FAE,在項目支持中我們發(fā)現(xiàn),SBD在這兩類應(yīng)用中雖場景不同,但核心需求高度一致:降低功耗、提升效率、提高長期可靠性。
二、光伏應(yīng)用場景
典型電路位置
在光伏逆變器和光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中,SBD常用作自由輪二極管(Freewheeling Diode)或防反二極管(Blocking Diode):
自由輪二極管:用于 Boost、Buck-Boost 等直流變換電路,抑制開關(guān)管關(guān)斷時的電壓尖峰。
防反二極管:防止夜間或陰影條件下電池板被逆向放電。
技術(shù)挑戰(zhàn)
光伏場景的主要挑戰(zhàn)是高溫+高電流:
白天陽光直射,組件環(huán)境溫度可達 70℃,加上功率損耗產(chǎn)生的結(jié)溫,SBD需具備高耐溫(TJmax ≥ 175℃)特性。
電流密度大,需低VF以降低導(dǎo)通損耗,同時抑制高溫漏電流(IR)。
FAE選型建議
電壓等級:常用 45V~150V 硅 SBD,或 600V 以上 SiC SBD(適合Boost/PFC環(huán)節(jié))。
封裝選擇:高功率可用TO-247、TO-220,低功率用DPAK/TO-252。
案例:某 5kW 光伏逆變器,原方案用硅 SBD 600V,在高溫條件下 IR 過大導(dǎo)致效率下降,改用 SiC SBD(650V/10A),效率提升約 1.2%,散熱壓力顯著減小。
三、車載 OBC 應(yīng)用場景
典型電路位置
OBC 是將交流電網(wǎng)電(AC)轉(zhuǎn)換為高壓直流(DC)給動力電池充電的關(guān)鍵模塊,SBD常用于:
PFC(功率因數(shù)校正)階段:SiC SBD 替代超快恢復(fù)二極管,消除反向恢復(fù)損耗。
DC/DC 隔離階段:在 LLC 諧振或全橋電路中作為整流器件,提升轉(zhuǎn)換效率。
技術(shù)挑戰(zhàn)
OBC 長時間滿載運行,熱管理壓力大。
車載環(huán)境需滿足 -40℃~150℃ 的寬溫范圍,且抗振動、抗沖擊能力強。
對 EMI 抑制有嚴(yán)格要求,高頻特性好的 SBD 可減小EMI濾波壓力。
FAE選型建議
SiC優(yōu)先:600V~1200V SiC SBD 幾乎無反向恢復(fù)電流(Qrr ≈ 0),適合高頻 PFC 與 LLC 整流。
封裝選型:車載常用Kelvin源引腳封裝(如TO-247-4L)降低寄生電感,減少開關(guān)尖峰。
案例:某 6.6kW OBC,原方案PFC二極管為Si超快恢復(fù)二極管,滿載效率94.3%,改用 650V SiC SBD 后效率提升至95.8%,器件溫升降低約 12℃,EMI測試裕度增加2dB。
四、光伏 vs 車載 OBC 的選型差異
無論是在光伏系統(tǒng)還是車載 OBC 中,肖特基二極管都承擔(dān)著高頻、高效率的整流任務(wù)。在光伏中,低VF和低IR是關(guān)鍵;在OBC中,低Qrr與高頻特性是重點。隨著 SiC SBD 技術(shù)成熟,越來越多設(shè)計正從傳統(tǒng)硅 SBD 過渡到 SiC SBD,以滿足高效率、長壽命和高可靠性要求。FAE 在實際支持中,應(yīng)結(jié)合應(yīng)用工況和客戶的效率目標(biāo),提供數(shù)據(jù)化的選型建議與實測對比,從而幫助客戶快速優(yōu)化系統(tǒng)性能。
