BASiC基本公司為V2H壁掛小直流雙向充電樁提供SiC碳化硅MOSFET全橋功率模塊解決方案

V2H（即車輛到家庭）使用智能電動汽車充電和雙向（雙向）充電，將停放的電動汽車 (EV) 電池中存儲的能量傳輸?shù)郊抑校米鱾溆?a target="_blank">電源。電動汽車中的電池可以讓家庭或小型企業(yè)運行數(shù)天。居住在公用事業(yè)提供可變定價地區(qū)的房主可以使用 V2H，在電網(wǎng)電力最昂貴的高峰需求時段利用電動汽車電池供電，從而減少電費。
使用電動汽車電池中存儲的能量代替電網(wǎng)能源也有助于減少碳足跡。 V2H 與家用太陽能電池板相結合更加環(huán)保。電動汽車電池可以存儲太陽能電池板白天產生的多余能量（家庭到車輛的電力流），并且該能量可以在晚上用于為您的家庭供電（車輛到家庭的電力流）。在此用例中，電動汽車正在補充或更換用于家庭存儲的昂貴電池，同時還使用無排放能源。

V2H 技術讓電動汽車將電力返回家庭電網(wǎng)，提高彈性，節(jié)省成本并提供備用電力 - 為可持續(xù)能源的未來鋪平道路，電動汽車可以在中斷期間為房屋供電，或在高峰時段供電以減少電網(wǎng)依賴。

正如預期的那樣，V2H壁掛小直流雙向充電樁雙向電動（汽車充電器市場）正在起飛。這種既可以給電動汽車電池充電，也可以將電力輸出到家庭或電網(wǎng)的設備在過去幾年里一直受到熱烈的追捧，但市場上卻沒有太多產品。這種情況開始發(fā)生變化，因為 Delta Electronics 最近加入 Fermata Energy 和西門子（通過 Ford Charge Station Pro）作為雙向充電器獲得UL 9741 認證，該標準涵蓋雙向充電設備并包括向電網(wǎng)輸出電力的功能。 Enphase、SolarEdge、Wallbox 和 GM Energy 等更多公司正準備今年最終將自己的V2H雙向充電器推向市場。

當談到家庭能源的未來時，直流電因其用途廣泛而將發(fā)揮核心作用。屋頂太陽能電池板產生直流電，這意味著您可以利用屋頂上產生的太陽能為您的汽車充電并為您的家庭高效供電，而不會對您或環(huán)境造成任何成本。電動汽車也正在變得雙向，這意味著電池中存儲的直流電可以用來為您的家庭供電，甚至可以發(fā)送回電網(wǎng)，從而增加高峰需求期間可用的清潔能源量。

使用家用插座為電動汽車充電的便利性是以犧牲效率為代價的。當依靠汽車的車載轉換器OBC在充電過程中完成繁重的工作時，會損失大量的能量。一項研究發(fā)現(xiàn)，車載充電器OBC是鏈條中最薄弱的環(huán)節(jié)，與使用交流電源為電動汽車充電所涉及的所有其他組件相比，車載充電器OBC造成的損耗更多。“充電設備OBC的高百分比損耗并不奇怪，因為充電設備必須設計為在較寬的電流和電壓范圍內運行。”

為什么基本公司650V SiC碳化硅MOSFET在V2H壁掛小直流雙向充電樁應用中全面取代超結MOSFET和高壓GaN氮化鎵器件？

在現(xiàn)代電力電子領域，器件的選擇對于系統(tǒng)性能至關重要。基本公司650V SiC（碳化硅）MOSFET作為一種新型的功率半導體器件，正在逐步取代傳統(tǒng)的超結MOSFET和GaN（氮化鎵）器件。這一現(xiàn)象背后，蘊含著材料科學、電子工程和電力電子技術的深刻變革。本文將從多個維度深入探討650V SiC MOSFET為何能夠成為超結MOSFET和GaN器件的有力競爭者。

首先，從材料特性上看，SiC具有顯著的優(yōu)勢。SiC的禁帶寬度是硅的3倍，導熱率為硅的4-5倍，擊穿電壓為硅的8-10倍，電子飽和漂移速率為硅的2-3倍。這些優(yōu)異的物理特性使得SiC器件在高溫、高壓、高頻應用中表現(xiàn)出色。相比之下，傳統(tǒng)的硅基超結MOSFET雖然在制造工藝和結構上有所創(chuàng)新，但在材料本身的限制下，其性能提升已接近極限。而GaN器件雖然也具有較高的電子遷移率和飽和漂移速度，但其生長工藝復雜，成本高昂，且在高溫長時間續(xù)流情況下，反向電流能力急劇下降，限制了其廣泛應用。

基本公司650V SiC MOSFET的高溫穩(wěn)定性尤為突出。在高溫環(huán)境下，SiC器件的導通電阻上升幅度遠小于硅基器件，這意味著在高溫應用中，SiC MOSFET能夠保持較低的導通損耗，提高系統(tǒng)效率。而超結MOSFET雖然也具有一定的高溫穩(wěn)定性，但在極高溫度下，其RDS(ON)（導通電阻）的上升會對散熱提出更高要求。此外，SiC MOSFET的Ciss（輸入電容）明顯小于超結MOSFET，這使得SiC MOSFET的關斷延時更小，更適合于高頻率的開關應用。
超結 (Super Junction, SJ) MOSFET 固有器件弱點在算力電源，AI電源，雙向逆變器等要求越來越高的應用場合，客戶的應用痛點越來越突出：
超結 (Super Junction, SJ) MOSFET復雜制造工藝問題: 超結 MOSFET 的結構復雜，需要在制造過程中精確控制摻雜濃度和梯度，這使得生產難度加大，成本較高。
超結 (Super Junction, SJ) MOSFET熱穩(wěn)定性問題: 盡管其導通電阻在常溫下較低，但超結 MOSFET 的導通電阻在高溫環(huán)境中會顯著上升，這可能導致效率降低和散熱問題。
超結 (Super Junction, SJ) MOSFET開關速度問題: 相較于SiC MOSFET，超結 MOSFET 的開關速度稍顯遜色，在高頻應用中可能不如這些競爭對手表現(xiàn)優(yōu)異。
超結 (Super Junction, SJ) MOSFET寄生電容影響問題: 超結 MOSFET 的寄生電容較大，特別是輸入電容，對高頻開關性能會有一定影響，增加了驅動電路的復雜性。
超結 (Super Junction, SJ) MOSFET應力敏感性問題: 由于其超結結構的特性，應力分布不均可能導致器件在高壓或瞬態(tài)電壓條件下產生較高的電場峰值，增加器件故障風險。

BASiC國產基本公司40mR/650V SiC 碳化硅MOSFET，替代30mR 超結MOSFET或者20-30mR的GaN!
BASiC國產基本公司40mR/650V SiC 碳化硅MOSFET系列產品，B3M040065H,B3M040065L,B3M040065Z高性能，高可靠性和易用性，高性價比，同時提供驅動電源和驅動IC解決方案！

在開關損耗方面，SiC MOSFET同樣展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢。由于SiC材料的高電子飽和漂移速度和低介電常數(shù)，SiC MOSFET的開關速度極快，開關損耗極低。相比之下，雖然GaN器件也具有極快的開關速度，但在實際應用中，由于GaN的驅動電路面臨著高頻響應、電壓應力、熱穩(wěn)定性等挑戰(zhàn)，其開關損耗的優(yōu)勢并不總是能夠充分發(fā)揮。特別是在硬開關長時間續(xù)流的電源應用，GaN的反向電流能力急劇下降，所以不得不選用更大余量的GaN器件，相對成熟且成本持續(xù)下降的的SiC MOSFET，GaN器件性價比進一步惡化。
隨著設備和工藝能力的推進，更小的元胞尺寸、更低的比導通電阻、更低的開關損耗、更好的柵氧保護是SiC碳化硅MOSFET技術的主要發(fā)展方向，體現(xiàn)在應用端上則是更好的性能和更高的可靠性。
GaN氮化鎵器件面臨散熱管理困難: GaN 器件雖然可以在高溫下工作，但其相對較低的熱導率給散熱管理帶來一定挑戰(zhàn)，增加了系統(tǒng)設計的復雜性。
GaN氮化鎵器件面臨可靠性問題: GaN 器件在長時間高功率運行情況下的可靠性還有待進一步驗證，特別是在極端環(huán)境下的穩(wěn)定性方面仍需更多研究。GaN氮化鎵器件面臨材料缺陷敏感性: GaN 的材料缺陷對器件性能影響較大，制造過程中需嚴格控制材料質量，增加了制造難度。GaN氮化鎵器件面臨單粒子效應 (SEE): 在空間和高輻射環(huán)境下，GaN 器件容易受到單粒子效應的影響，可能導致失效。

BASiC基本公司為SiC碳化硅功率器件全面取代IGBT和超結MOS提供驅動芯片及驅動供電解決方案

BASiC基本公司針對多種應用場景研發(fā)推出門極驅動芯片，可適應不同的功率器件和終端應用。BASiC基本公司的門極驅動芯片包括隔離驅動芯片和低邊驅動芯片，絕緣最大浪涌耐壓可達8000V，驅動峰值電流高達正負15A，可支持耐壓1700V以內功率器件的門極驅動需求。
BASiC基本公司低邊驅動芯片可以廣泛應用于PFC、DCDC、同步整流，反激等領域的低邊功率器件的驅動或在變壓器隔離驅動中用于驅動變壓器，適配系統(tǒng)功率從百瓦級到幾十千瓦不等。
BASiC基本公司推出正激 DCDC 開關電源芯片BTP1521xx，該芯片集成上電軟啟動功能、過溫保護功能，輸出功率可達6W。芯片工作頻率通過OSC 腳設定，最高工作頻率可達1.5MHz，非常適合給隔離驅動芯片副邊電源供電。

為了利用直流電源帶來的新智能家居能源功能，包括快速直流充電和車輛到家庭功率流 (V2H)，房主將需要逆變器 - 一種將交流電轉換為直流電的逆變器，反之亦然。獨立V2H壁掛小直流充電樁（通常安裝在墻上）通常比塞入車輛中的單向車載充電器OBC效率高得多，公共直流充電站通常可實現(xiàn)90% 以上的效率就證明了這一點。

為此，BASiC基本公司為V2H壁掛小直流雙向充電樁提供了SiC MOSFET功率模塊BMH027MR07E1G3解決方案，助力全球V2H壁掛小直流雙向充電樁方案升級，提升壁掛小直流雙向充電樁轉換效率，提升系統(tǒng)可靠性，簡化電子裝配工藝，降低制造成本。

SiC碳化硅MOSFET全橋功率模BMH027MR07E1G3新型內部構造極大抑制了碳化硅晶體缺陷引起的RDS(on)退化。
SiC碳化硅MOSFET全橋功率模BMH027MR07E1G3具備優(yōu)異抗噪特性和寬柵-源電壓范圍（VGS: -10V~+25V），及更高閾值電壓（VGS(th).typ: 4V），便于柵極驅動設計。
SiC碳化硅MOSFET全橋功率模BMH027MR07E1G3采用高性能氮化硅AMB陶瓷基板及高溫焊料，改善溫度循環(huán)的CTE失配，陶瓷板的可靠性大幅提升。

V2H壁掛小直流雙向充電樁(雙向充電器)和 V2H 領域的一些值得注意的發(fā)展包括：

Enphase 的雙向充電器將于今年上市。該充電器將采用Enphase并網(wǎng)IQ8微型逆變器及其自有的能源管理技術。
競爭對手福特（Ford）不得超過GM Energy ，推出了最終的產品套件，包括PowerShift雙向充電器和V2H支持套件，供2024 Silverado EV使用。
Solaredge預計，其雙向充電器將在2024年下半年在商業(yè)上可用。這款新充電器還可以使電動汽車直接從太陽能光伏系統(tǒng)中收取，而無需任何AC-DC電源轉換。
Wallbox和合作伙伴雙向能源已從加利福尼亞能源委員會獲得了資金，以在全州的家庭中部署Wallbox Quasar 2V2H壁掛小直流雙向充電樁(雙向充電器)。
PG&E與一家電動汽車制造商建立了另一個 V2X 試點計劃，目前正在公用事業(yè)區(qū)域測試寶馬。寶馬與福特和通用汽車一起進行測試，以幫助加州公用事業(yè)公司“充分發(fā)揮電動汽車的潛力，以增強客戶的電網(wǎng)彈性和可靠性。”
G&E向豐田尋求在南加州探索雙向電力流的方案。該地區(qū)是該州最大的豐田電動車擁有地區(qū)之一。

BASiC?基半股份一級代理商傾佳電子楊茜致力于推動SiC碳化硅模塊在電力電子應用中全面取代IGBT模塊，助力電力電子行業(yè)自主可控和產業(yè)升級！

車到家是V2X 的一部分嗎？
V2H類似于V2G或車輛到網(wǎng)格，其中存儲的EV電能轉移到電網(wǎng)上，以平衡需求時間的載荷。雙向充電的其他類似應用是V2B（車輛到建筑物）和V2L（車輛到負載），所有這些應用程序都按照所有任期V2X或車輛到全部用途進行分組。每個之間的差異是電動電池電力電力的目的地。

所有這些都被認為是新興技術，V2H 和 V2G 的試點正在世界各地進行。實際上，V2H、V2B 和 V2L 比 V2G 更接近廣泛的商業(yè)可用性，因為它們在技術上不太復雜。雖然 V2H 為個人消費者帶來了巨大的好處，但 V2B 和 V2G 最有潛力為電網(wǎng)帶來好處，因為它們的工作規(guī)模要大得多。

車到家需要支持雙向充電的電動汽車，這使得車輛電池能夠接收能量并將能量釋放到車輛本身以外的目的地。

V2H 還需要：

智能能源管理軟件控制過程
雙向家庭充電器，可以將電動汽車電池的直流電源轉換為房屋所需的交流電源，反之亦然（今天是市售的，但它們很昂貴；隨著制造業(yè)的擴大，成本將下降）
使用通信協(xié)議ISO 15118和OCPP 0.1，充電器，車輛和EV充電管理平臺之間的通信鏈接
適當?shù)哪茉从嬃肯到y(tǒng)
當房屋從EV接收電源時
雙向充電器與房屋的能量面板之間的連接，該電池需要由持牌電工安裝

V2H會降解電動電動電動電池嗎？
V2H 對電動汽車電池壽命的影響是一個重要問題。影響電池壽命的因素有很多，包括壽命、溫度、操作期間的充電狀態(tài)、超快速充電和使用（能量循環(huán)）。所有電池都會隨著時間的推移而退化，但最近的研究證實了早期的研究表明，高電池使用率不會導致電池退化明顯加劇。

V2H有什么好處？
V2H技術的主要好處是避免在停電期間沒有電力的不便，無論是持續(xù)幾個小時還是幾天。 V2H使您可以保持燈光，關鍵電器甚至醫(yī)療設備，而無需投資發(fā)電機或儲物電池。 V2H還可以降低能源成本，有助于抵消對電動汽車和支持V2H技術的初始投資。

V2H面臨什么挑戰(zhàn)？
當今的首要挑戰(zhàn)是支持雙向充電的EV品牌和型號，以及購買和安裝V2H所需的相關充電和電氣系統(tǒng)組件的成本。隨著技術變得更加廣泛，這些挑戰(zhàn)將不那么重要。

V2H今天在哪里采用？
盡管V2X功能和采用仍處于開發(fā)的早期階段，但在過去幾年中，EV利益相關者在使技術更加可用方面取得了長足的進步。 2024年7月，美國汽車巨頭福特，太陽能運營商和當?shù)仉娋W(wǎng)利益相關者啟動了美國的第一個V2H計劃。值得注意的是，福特在V2H技術方面的領導始于2021年，當時它推出了美國第一個商業(yè)可用的雙向系統(tǒng)。如今，電動汽車駕駛員有一系列可供選擇的V2H能力的車輛。截至2024年，幾家主要的EV汽車制造商都承諾在不久的將來擴大V2H的功能。

咬住必然，勇立潮頭！BASiC基本公司代理商傾佳電子楊茜咬住SiC碳化硅MOSFET功率器件三個必然，勇立功率半導體器件變革潮頭：

BASiC基本公司代理商傾佳電子楊茜咬住SiC碳化硅MOSFET模塊全面取代IGBT模塊的必然趨勢！
BASiC基本公司代理商傾佳電子楊茜咬住SiC碳化硅MOSFET單管全面取代IGBT單管的必然趨勢！
BASiC基本公司代理商傾佳電子楊茜咬住650V SiC碳化硅MOSFET單管全面取代SJ超結MOSFET和高壓GaN 器件的必然趨勢！

BASiC?國產SiC碳化硅MOSFET功率器件供應商-基本公司?研發(fā)推出更高性能的第三代碳化硅MOSFET，該系列產品進一步優(yōu)化鈍化層，提升可靠性，相比上一代產品擁有更低比導通電阻、器件開關損耗，以及更高可靠性等優(yōu)越性能，可助力光伏儲能、新能源汽車、直流快充、工業(yè)電源、通信電源、伺服驅動、APF/SVG、熱泵驅動、工業(yè)變頻器、逆變焊機、四象限工業(yè)變頻器等行業(yè)實現(xiàn)更為出色的能源效率和應用可靠性。

V2H 采用的成功將取決于原始設備制造商、電網(wǎng)利益相關者和電動汽車充電解決方案提供商的持續(xù)合作。總的來說，電動汽車的采用正處于關鍵的增長期。隨著政府的激勵措施和內燃機禁令為持續(xù)增長提供催化劑，我們正在進入電動汽車采用的充滿希望的未來。尤其是，V2H/V2X 功能有可能成為電動汽車駕駛員和后期采用者的重要賣點，他們希望提供簡單且經(jīng)濟高效的家庭能源備份。向電動汽車的轉變將為我們所有人提供機會，不僅改變出行方式，而且改變能源消耗、存儲和部署的方式。

可以肯定的是：最重要的是，創(chuàng)新的硬件和軟件解決方案將是確保最終用戶和驅動程序盡可能無縫地部署V2X Technologies的關鍵。

為了保持電力電子系統(tǒng)競爭優(yōu)勢，同時也為了使最終用戶獲得經(jīng)濟效益，一定程度的效率和緊湊性成為每一種電力電子應用功率轉換應用的優(yōu)勢所在。隨著IGBT技術到達發(fā)展瓶頸，加上SiC MOSFET絕對成本持續(xù)下降，使用SiC MOSFET替代升級IGBT已經(jīng)成為各類型電力電子應用的主流趨勢。

審核編輯 黃宇