基本半导体之碳化硅MOSFET和充电桩详解

充电桩用基本半导体详解

根据中汽协数据显示，2022年全年国内新能源汽车呈现持续快速增长，产销达到705.8 万/688.7万量，同比增长96.9%/93.4%，市场占有率达到25.6%。

中汽协预计2023年我国新能源汽车销量将达 900万辆，同比增长35% 。

充电桩是新能源车领域的基础设施。

发改W披露，截至2021年底，全国充电设施规模达到 261.7万台，换电站1298 座，服务近800万辆新能源汽车，国家和地方已积极出台一系列产业鼓励政策，将切实推动充电桩的高效建设和合理布局。

据发改W《关于进一步提升电动汽车充电基础设施服务保障能力的实施意见》，到“十四五”末，我国电动汽车充电保障能力将进一步提升，形成适度超前、布局均衡、智能高效的充电基础设施体系，能够满足超过2000万辆电动汽车充电需求。

新能源车销量持续增长，充电桩面临较大缺口以及充电速度的改善。

大功率快充未来已来

目前国内常见的普通快充设备充电时间仍需要 40min左右，而慢充则需要8h左右，新

能源车厂商纷纷布局充电更快的大功率充电方案。

2021年9月，比亚迪发布e平台 3.0，有 800V闪充功能，实现充电5分钟续航150公里；

2021年11月，小鹏汽车在2021广州车展展示的G9车型成为国内首款基于800V高压 SiC 平台的量产车，充电5分钟最高可补充续航 200 公里；

理想汽车将同步研发Whale以及Shark平台 800V高压架构车型，并配备400kW大功率充电桩，计划于2023年以后每年至少推出两款高压纯电动汽车，实现充电10分钟续航400公里。

高压平台快充方案对于充电桩所采用的功率器件的耐压性、转换效率、导通损耗等性能要求更高。

充电模块

充电模块是充电桩的核心部件，技术迭代进入快车道。

充电包括直流充电和交流充电。

交流充电桩：本质是一个带控制的插座，主要包含交流电表、控制主板、显示屏、急停旋钮、 交流接触器、充电枪线等结构，结构较为简单，需要车载充电机自己进行变压整流，几乎不 涉及功率器件。

直流充电桩：其结构更为复杂，包括充电模块、主控制器、绝缘检测模块、通信模块、主继 电器等部分，其中充电模块又称功率模块，是充电桩行业具有技术门槛的核心部件，约占据 充电桩总成本的 50%；

核心功能是将电网中的交流电转化为可直接向电池充电的直流电，组 成部分包括半导体功率器件、集成电路、磁性元件、PCB、电容、机箱风扇等，半导体功率器 件成本占充电模块总成本的 30%，是充电模块的关键组成部分。

功率器件

充电模块作为充电桩的核心部件，其核心功能的实现主要依托于功率半导体器件发挥整流、 稳压、开关、变频等作用，随着用户更加追求充电系统的小型化、高效化，功率器件作为充 电桩的核心器件，也面临着不断优化和升级。

目前国内充电桩所采用的功率器件主要是硅基MOSFET（金属氧化物半导体场效应管） 和 IGBT。

IGBT是由 BJT（双极型三极管）和 MOS（绝缘栅型场效应管）组成的复合全控型电压驱动式 功率半导体器件，兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点，是电力电子领域较为理想的开关器件。

不过又出现新的技术碳化硅器件，相比IGBT，碳化硅器件不需要进行电导率调制即能够实现高耐压、低阻抗，开关速度更快。

据半导体投资联盟，与传统硅器件相比，碳化硅模块可以帮助充电桩提升近30%的输出功率、 减少50%左右的损耗，并增强充电桩的稳定性。

基本半导体—碳化硅MOSFET

基本半导体自主研发的碳化硅 MOSFET 具有导通电阻低，开关损耗小的特点，可降低器件损耗，提升系统效率，更适合应用于高频电路。在新能源汽车电机控制器、车载电源、太阳能逆变器、充电桩、UPS、PFC 电源等领域有广泛应用。  

碳化硅驱动

1、半桥两并联功率单元

该产品是青铜剑科技为基本半导体碳化硅 MOSFET 量身打造的解决方案，搭配基本半导体TO-247-3 封装碳化硅 MOSFET。

2、通用型驱动核

1CD0214T17-XXYY 是青铜剑科技自主研发的一系列针对于单管碳化硅MOSFET 的单通道驱动核，可以驱动目前市面上大部分 1700V 以内的单管碳化硅 MOSFET， 该驱动核设计紧凑，通用性强。

1CD0214T17-XXYY 是青铜剑科技自主研发的一系列针对于单管碳化硅MOSFET 的单通道驱动核，可以驱动目前市面上大部分 1700V 以内的单管碳化硅 MOSFET， 该驱动核设计紧凑，通用性强。

编辑：黄飞