电源是所有电子产品的基础，为了满足不同应用在功率、交直流转换上的各种要求，便需要各式各样的功率元器件、模块，来提供合适、安全的电源，使系统能够稳定运作。本文将为您介绍由艾睿电子推出的多款功率转换解决方案，以及安森美（onsemi）、村田制作所（Murata）所推出的相关产品。
应用于太阳能存储系统的完整解决方案
应用在住宅的太阳能存储系统是目前相当热门的产品之一，储能对于可再生能源和分散能源发电的进一步发展至关重要，需要提供易于使用的产品来设计高效的电源转换和电池管理系统，其中系统成本和性能优化是关键驱动因素，快速上市和可靠的交付性能是关键要求。
太阳能存储系统中的电池化成系统中，主要可以分成单电芯化成方案与电池组化成方案，其中需要用到各种运算放大器（OPA）、电流检测放大器、仪表放大器、模拟开关、界面、数字信号处理器／微控制器、MOSFET、ADC、碳化硅MOSFET、电流传感器、分流电阻、栅极驱动器、闪存、碳化硅二极管等器件。
艾睿电子针对电力与能源应用推出多款功率转换器，像是用于车载充电器（OBC）的双向电源转换器（6600W），其中包含了PFC（功率因子校正）与DC-DC模块，以及双向储能系统（ESS）的PFC和DC-DC（6600W）模块，其中包含并网PFC与DC-DC模块，此外还有三相三电平T型双向电源转换器（15kW），包括一个PFC模块。
支持双向ESS应用的电源转换器
艾睿电子推出的OBC双向电源转换器的图腾柱PFC模块，支持AC/DC双向功率转换，最大的充电功率可达到6.6kW，功率因数大于0.99，满载时的THDi小于5%，支持200Vac至265Vac 50Hz的交流输入电压，以及390Vdc至680Vdc的直流输出电压，最大逆变功率达3.3kW，支持504Vdc逆变额定输入与220Vac 50Hz逆变额定输出，效率大于98%，尺寸仅有365mmx180mmx100mm（长x宽x高）。
艾睿电子的OBC双向电源转换器的CLLLC DCDC模块，则支持DC/DC双向功率转换，最大充电功率达6.6kW，支持390Vdc至680Vdc直流输入电压与250Vdc至450Vdc直流输出电压，最大逆变功率可达3.3kW，支持336Vdc逆变额定输入与504Vdc逆变额定输出，效率大于98%，尺寸为350mmx225mmx100mm（长x宽x高）。
针对ESS应用，艾睿电子也推出双向电源转换器，其中的图腾柱PFC具有6.6kW的最大双向功率转换，功率因数大于0.99，满载时的THDi小于3%，效率大于98%，支持200-265 VAC 50Hz输入电压与550VDC输出电压，支持并网、离网逆变，逆变额定输入为550VDC，逆变额定输出则为220VAC 50Hz，尺寸为450mmx150mmx100mm（长x宽x高）。
艾睿电子也针对ESS应用推出双向电源转换器的CLLLC模块，这是一款双对称CLLLC DCDC转换器，支持最大6.6kW双向功率转换，效率大于98%，输入电压为550VDC，输出电压为60-90VDC，支持80VDC逆变额定输入与550VDC逆变额定输出，尺寸为450mmx330mmx100mm（长x宽x高）。
艾睿电子另外还有一款三相三电平T型双向电源转换器，这是一款采用STM功率器件的AC/DC双向转换器，支持70kHz开关频率，输入电压范围为208V~400Vac，额定标称输入为400Vac 50Hz，线路频率在47Hz至63Hz的范围内，标称额定输出电压为800Vdc，标称AC/DC的最大输出功率为15kW，功率因数大于0.99，效率可达97-98%（典型值）、99%（最大值），THD小于5%（在30-100%负载时小于3%）。此外，艾睿电子也推出一款以安森美功率器件为主的三相三电平T型双向电源转换器，具有相同的效能表现。
提供可靠运行和安全的高效栅极驱动器
在功率转换应用中，安森美推出的NCP51561是一款隔离式双通道栅极驱动器，分别具有4.5A/9A峰值拉电流和灌电流。它们是专为快速开关而设计，以驱动功率MOSFET和SiC MOSFET功率开关。
NCP51561提供短且匹配的传播延迟，两个独立的5 kVRMS（UL1577等级）电隔离栅极驱动器通道，可用于两个低侧、两个高侧开关，或具有可编程死区时间的半桥驱动器的任何可能配置。当启用引脚设置为低电平时，启用引脚会同时关闭两个输出。NCP51561还提供其他重要的保护功能，例如栅极驱动器的独立欠压锁定和启用功能，可提供可靠的运行和安全性，具备高效切换、高稳健性，且驱动器可适应不同的MOS负载。
NCP51561的输出电源电压范围为6.5V至30V，具有5V、8V和17V UVLO阈值，每个通道的传播延迟典型值为36 ns，最大延迟匹配为8 ns，用户可通过ANB实现单输入或双输入模式的可编程输入逻辑，共模瞬态抗扰度（CMTI）大于200 V/ns，支持从输入到每个输出的5 kVRMS电流隔离，以及输出通道之间的1200 V峰值差分电压，用户可编程死区时间，具有启用或禁用引脚。
NCP51561的应用领域包括DC-DC和AC-DC电源中的隔离转换器、服务器和电信电源、工业传动，最终产品包括高功率DC/DC转换器、数据服务器和电信电源模块、UPS、电机驱动和直流转交流太阳能逆变器、混合动力电动汽车（HEV）和电动汽车（EV）车载充电器。
安森美还推出采用FS4（Field Stop Trench Gen4）技术的高速版IGBT，由于想要拥有更快的开关，将导致更高的电压尖峰，竞争对手的高速IGBT需要更高的Rg，由于安森美的FS4高速IGBT的电压尖峰较小，因此可以使用较低的Rg。此外，安森美也有推出FS4中速版IGBT，电流下降更柔和，电压过冲更低，无栅极振荡，允许较低的Rg。
安森美还推出一系列全新超高能效1200V FS7 IGBT，具备业界领先的性能水平，最大程度降低导通损耗和开关损耗。这些新器件旨在提高快速开关应用能效，将主要用于能源基础设施应用，如太阳能逆变器、不间断电源（UPS）、储能和电动汽车充电电源转换。
此外，安森美推出了采用M3S SIC技术的SIC系列产品，M3S技术非常适合硬开关应用，具有一流Qgx RDS(ON) FOM。以1200V的M3S平面EliteSiC MOSFET为例，它针对快速开关应用进行了优化，平面技术可在负栅极电压驱动下可靠工作，并关闭栅极上的尖峰。该系列在采用18V栅极驱动器驱动时具有最佳性能，但在15V栅极驱动器下也能正常工作。
满足新能源汽车应用需求的功率磁性器件
随着电动汽车产业的快速发展，充电桩的需求也快速攀升，为了加快充电的速度，必须采用高功率高频率变压器，在大功率的应用领域（如200KW），因为传统变压器的构造、高频损耗和散热问题，使得工作频率很难提高。
使用传统的变压器设计将很难构建紧凑的单模块高频功率磁体，因为相邻的载流导体会浸入彼此的磁场中，从而通过所谓的“邻近效应”产生损耗。这种“邻近效应”以及与传统结构相关的其他损耗，限制了小型化和高功率变压器可以运行的频率。
Murata推出了创新专利的pdqb绕线技术，打破了功率频率之间的壁垒，Murata创新的pdqb绕线技术可以将工作频率提高到250KHz，从而减小电源的体积。
Murata pdqb绕组配置可减轻高频损耗，并能够构建非常高功率的高频变压器，宽功率范围选项可达30kW至400kW，支持高达10kV输入输出隔离，定制解决方案可具有更高的隔离度，效率超过99.5%，具有20-250kHz或更高的宽工作频率范围，输入／输出电压为50V至1kV以上，支持1:1至10:1匝数比，是具可扩展性的技术，实际上消除了邻近效应，同时还减轻了绕组间电容和其他损耗的影响，从而在较小的封装中以更高的功率实现更高的频率。
Murata专利的pdqb绕组技术克服了趋肤效应和邻近效应，以及与传统施行方法相关的其他高频损耗，在紧凑的占地面积中提供了高效（>99.5%）的解决方案。绕组技术还有许多其他优点，包括提高工作电压和提高隔离电压（高达10 kV），漏感高度可控，绕组间电容低，这两者都增强了客户设计的性能。
Murata创新的pdqb绕线技术可应用于电动汽车／混合动力汽车充电、铁路应用的机车车辆和轨旁、能源分配应用的智能电网、工业逆变器与再生能源，以及包括X射线和MRI系统在内的医疗应用。
Murata推出多款采用专利pdqb技术直流转换器的HPHF变压器，具有99.5%的高效率，小体积、大功率，适用20kHz-250kHz的工作频率范围，支持12kV绝缘电压，可以客户定制。其他车载充电相关的产品还包括11kW、3相PFC，11kW、3项集成PFC电感，6.6kW变压器、6.6kW集成的变压器和电感、电流互感器、3kW DC-DC主变压器等。
结语
随着电动汽车、储能系统等应用快速发展，功率转换相关技术也显得更为重要，相关的器件、模块的市场需求也日益畅旺。本文介绍的各种功率转换模块与器件，都是当前最热门的产品，将可加快客户在相关电源产品的开发速度，若想了解上述产品的更多信息，请直接与艾睿电子联系，以取得最快速的技术支持。
文章来源：艾睿电子