龙腾半导体MOS和IGBT在化成电源上的应用

一、电池化成介绍

锂电池化成是锂电池刚生产出来后对其做一次充电，借以激活电池，其作用类似于对软盘的"格式化"，化成完成后电池才能开始正常的充放电。

原理就是对电池第一次充电，让电池内的活性物质激活，同时在阳极表面生成一种致密的膜，借以保护整个化学界面。电池化成是电池生产过程中的主要瓶颈。为了激活刚刚装配好的电池单元或电池组中的材料，需要花费长达20小时的时间进行充电放电循环。但这个过程必不可缺，因为它极大地影响着电池的使用寿命、质量和成本。几乎每一个新生产的电池都必须在经过化成和测试过程之后，才能安装到系统中。电池化成电源和分容设备，就是给电池充电放电的电能变换的电力电子设备。

二、电池化成电源市场分析

国家双碳政策下，储能市场火爆，在储能带动下，锂电池需求量暴增，据高工产研锂电研究所（GGII）数据显示，2022年中国锂电池化成电源市场规模为26.5亿元，同比增长71%。预计2023年度电池化成电源的市场规模为43.94亿，2025年中国锂电池化成电源市场规模将达90亿元。

目前化成用行业主要有以下特点：

DC-DC电源模块产品主要由化成分容设备企业，如杭可科技、泰坦新动力、恒翼能等自产，AC-DC电源模块产品主要由化成电源企业，如洛仑兹、西安图为等提供；

国内化成电源企业和化成分容设备企业，正加大采用高压直流母线技术，部分头部电池企业已经有订单采购；

化成电源企业正在进行集成化电源产品开发，积极布局储能PCS市场。

近三年，锂电化成分容设备企业自产的AC-DC在电源市场份额逐年减少，2022年锂电池化成分容用AC-DC电源行业Top2（洛仑兹和西安图为）市占率已高达96%。主要因为AC-DC和DC-DC电源模块产品特点不同，DC-DC模块侧重于满足客户对锂电池充放电的功能需求，这部分电源与装备机、上位机相连，还需要采集大量电池的数据，对精度要求较高，需要与电池厂做大量的工艺对接。而AC-DC模块侧重于做功率的变化，需要跟电网打交道，因此产品对电网适应性、可靠性、稳定性和响应速度要求较高。

从锂电化成电源技术趋势看，锂电池化成分容线正在导入高压直流母线方案替代原有的AC/DC+DC/DC方案，包括洛仑兹、恒翼能、杭可科技、泰坦新动力等企业均在加大布局这一技术。   下游客户如宁德时代、弗迪电池、中创新航、亿纬锂能、LGES、SK On等头部电池企业新一轮化成分容线招标大多数为高压直流母线方案。

GGII预计，到2025年除小型实验室用电芯充放电测试设备及高电压的PACK充放电测试设备市场，高压直流母线方案将成为锂电池企业化成分容生产线的主流技术，主要因其降本增效优势明显：

集成后的电源模块直接放在电池顶端和探针连接，能够节省铜线，可以降低成本15-20%；

集成电源的充放电效率能提升8-10%，从而节省电耗成本。此外，高压直流母线方案不仅能够应用在化成电源领域，也可以应用在储能领域，形成高压直流微网，光伏、PCS等也可以接到750V母线上，多余能量可以存储起来，并可实现波峰波谷的智能调度，可扩展功能性强。

三、龙腾产品优势

电池化成典型拓扑

针对电池化成市场应用，龙腾半导体的高压超结MOS，其产品优势：

针对LLC拓扑，优化体二极管，增强di/dt能力，降低Qrr和驱动干扰；

优化Vth，让多管并联工作更可靠；

优化Qg和Coss/Ciss比值，降低驱动损耗，提升驱动抗干扰能力；

优化EAS，增强抗雪崩能力。

针对电池化成应用，龙腾半导体的IGBT，其产品优势：

优化Vceset，更大程度地导通损耗，降低温升；

优化反并联二极管，增强di/dt能力；

优化开关速度，开关频率可达60kHZ。

以上优点，使得龙腾产品在电池化成应用上更安全高效。

四、龙腾针对电池化成MOSFET选型表

功能	拓扑	产品系列	产品型号
AD-DC	无桥PFC	600-700V  SJ MOS   650V IGBT	LSB65R041GF LSB65R31HF LSB60R029GF LSB60R021HMF LSB65R030HT LKB75N65TM1 LKB40N120MF
隔离  DC-DC  （初级）	PSFB  LLC DAB
隔离  DC-DC  （次级）	同步整流  ≤12V Vout	40-60V  SGT MOS	LSCC04R027 LSCE04R026
	同步整流  ≤24V Vout	80-100V  SGT MOS	LSGN08R036 LSGE08R036 LSGN10R042
	同步整流  ≤48V Vout	150V  SGT MOS	开发中
非隔离 DC-DC	Syc Buck  ≤12V Vout	SGT MOS	LSCC04R027 LSCE04R026 LSGN06R036WB LSGC08R036 LSGE08R036 LSGC10R047 LSGE10R042
	Syc Buck  ≤24V Vout
	Syc Buck  ≤48V Vout

审核编辑：刘清