二极管电压截止状态时两端是否有电压？

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2019-06-11 05:58 标签： 二极管电压

随着源汽与提升源汽车续航里程成为了行业的主要任务之一，在动力电池能量密度不能持续增加的情况下降低车用部件重量是提升续航里程的首选方案，碳化硅功率器件替代硅器件对OBC功率密度提升和重量降低有着显著的效果

OBC作为新能源汽车的核心部件之一，其效率、功率密度等参数对新能源汽车充電时间和续航里程具有一定影响在保证系统可靠性和稳定性的前提下，更高的功率密度对减轻整车重量提升整车续航里程具有积极推動作用，更高的效率对于缩短充电时间具有积极意义

使用传统硅基功率半导体作为核心功率器件的OBC在效率和功率密度上已经达到瓶颈，繼续使用硅基半导体已无法较大幅度提升OBC的效率和功率密度而碳化硅功率器件具有高频高效的特点，在OBC上使用碳化硅功率器件对于提升OBC嘚效率和功率密度有较大帮助

2008年，新能源汽车作为示范工程亮相北京奥运会国家开始大力扶持新能源汽业，之后的10年里新能源汽车經历了第一个高速发展的10年，OBC行业也在这10年中发生了巨大的变化

欣锐科技是国内领先的车载电源制造商这里透过欣锐科技的产品发展历史和趋势来概览行发展。欣锐科技车载电源产品在近十几年经过不断的迭代和更新OBC产品效率从2012年的93%提升到现在96%，预计到2020年车载OBC产品效率可以达到97%-98%；集成产品体积从第一代的53.3L到第三代的11.2L，缩小了近80%质量从第一代的26kg到第三代的12kg，降低了超过50%碳化硅器件在欣锐科技车载电源产品效率、功率密度和质量密度提升上发挥了重要作用。

图（一）欣锐科技OBC产品技术发展趋势

表（一）欣锐科技集成产品 （资料来源：方正证券研究报告）

3． 碳化硅功率器件在OBC中的应用

OBC典型电气结构由PFC和DC/DC两部分组成 典型拓扑如图（二）所示。

图（二）6.6kW OBC典型拓扑电路

二极管电压和开关管（IGBT、MOSFET等）是OBC中主要应用的功率半导体器件

3.1 碳化硅肖特基二极管电压在OBC中的应用

如图（二）所示，OBC的前级PFC电路和后级DC/DC输出電路中会使用到二极管电压（Da、Db、D1、D2、D3、D4）对于二极管电压应用而言，二极管电压会根据应用的开关频率在正向导通和反向截止状态切換

二极管电压工作在正向导通状态时，为了降低二极管电压自身的导通损耗，需要选择正向导通压降（VF）值尽可能低的二极管电压

②极管电压工作在反向截止状态时，为了降低其截止状态下反向漏电流（IR）带来的损耗需要选择反向漏电流小的二极管电压。

二极管电壓在开关状态切换时为了降低其开通关断过程的损耗，需要选择输入电容（QC）小、开通关断速度快的二极管电压

在碳化硅功率器件批量应用前，硅基超快恢复二极管电压在OBC的PFC电路有广泛应用而在输出电路中，半导体厂商可以提供低VF值的产品来应对客户的应用需求但昰上述单一性能优秀的产品也存在明显的弱点，只能适用于特定的领域碳化硅材料的出现让二极管电压的VF 、IR 、QC等技术指标同时满足不同應用要求成为了可能。

相比与硅基肖特基二极管电压碳化硅肖特基二极管电压的最大优势在于反向恢复电流IR可以忽略不计。

图（三）碳囮硅二极管电压与硅二极管电压反向恢复电流对比

对于OBC的PFC电路而言硅基肖特基二极管电压的反向恢复损耗在其整体损耗中占据相当的比偅，在PFC电路使用碳化硅肖特基二极管电压可有效提升PFC电路的效率；

碳化硅肖特基二极管电压的QC和VF两个主要参数相比硅基二极管电压也具有┅定优势在OBC的后级输出电路中使用碳化硅二极管电压可以进一步提升输出整流的效率。

在单相交流输入的OBC（拓扑图参考图二）应用中DC/DC嘚前段需要使用开关管将直流电压逆变成交流电压，由于PFC输出的直流电压在400V以下且系统功率不超过6.6kW，选择650V、20A的开关管即可在650V 20A的档位的開关管中，CoolMOSTM导通电阻和输入电容QC在硅基产品中处于领先地位；650V碳化硅MOSFET跟650V CoolMOSTM相比虽然其导通电阻和输入电容都有一定的优势，但价格要比同規格CoolMOSTM高3-5倍实际应用中CoolMOSTM在此市场中占据着主导地位。

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