车载逆变器的优缺点，SiC功率模块解决多个车载逆变器技术难题

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• 1、车载逆变器的优缺点：SiC功率模块解决多个车载逆变器技术难题
• 2、车载逆变器的优缺点，车载逆变器简介

1、车载逆变器的优缺点：SiC功率模块解决多个车载逆变器技术难题

随着新能源汽车产业的蒸蒸日上，全球汽车电动化渗透率不断提高，车载逆变器行业将会迎来整体规模的迅速扩张。

根据估测，随着全球汽车电动化快速推进，新能源汽车电机系统与逆变器市场将随之快速扩张，行业总体具备较大上升空间，预期到2030年市场规模年均增速将在18%-20%左右。其中逆变器市场销售收入规模将从2015年的$12亿上升至2030年的133亿。

然而车载逆变器目前仍存在相应的缺点；由于车载逆变器产品后部较重，汽车在行驶过程中容易将车载逆变器抖掉或引起接触不良，而且车载逆变器的外壳一般是塑料材质，塑料不耐高温，车载逆变器跟点烟器插座接触部分又会通过大电流会产生高温，导致头部变形或熔化，严重还会引起火灾。

SiC功率模块应用

面对逆变器存在的缺点，企业都做出了应对措施，例如特斯拉（Tesla）的电动汽车-特斯拉Model 3，这是一款集成全SiC功率模块的高级电动汽车。由于与意法半导体的合作，特斯拉逆变器由24个1-in-1功率模块组成，这些模块组装在针翅式（pin-fin）散热器上。意法半导体SiC功率模块包含两个采用创新的芯片贴装解决方案的碳化硅MOSFET，并通过铜板实现散热。碳化硅MOSFET采用意法半导体最新的技术进行设计和制造，可降低传导损耗和开关损耗。

另一方面，日本半导体企业ROHM为文图瑞Formula E车队提供将SiC-MOSFET和SiC-SBD模块化的全SiC功率模块，与搭载SiC-SBD的第3赛季逆变器相比，实现了30%的小型化与4kg的轻量化，与未使用SiC功率元器件的第2赛季逆变器相比，实现了43%的小型化和6kg的轻量化。

此次文图瑞Formula E车队赛车逆变器所搭载的全SiC功率模块，是采用了ROHM独有的内部结构和优化了散热设计的新封装，成功提高了额定电流。另外，与普通的同等额定电流的IGBT＋FRD模块相比，开关损耗降低了75%（芯片温度150℃时）。

不仅如此，利用SiC功率元器件的优势——高频驱动，不仅可实现外围部件的小型化，与IGBT相比，高速运行时的开关损耗更小、发热量更少，从而还可实现冷却系统的小型化，使系统整体的体积显著减小。

冷却系统对于逆变器的表现也日渐重要，日产最近声称在聆风2017新车型中，依靠提升逆变器冷却系统，将电机的输出功率从80kw提升至110kw。

国内企业比亚迪方面则表示，公司已经成功研发了SiC MOSFET，有望于2019年推出搭载SiC电控的电动车。预计到2023年，比亚迪将在旗下的电动车中，实现SiC基车用功率半导体对硅基IGBT的全面替代，将整车性能在现有基础上再提升10%。

在国内产业化方面，北京泰科天润半导体科技的技术团队经过两年攻关，研发的SiC肖特基二极管产品已成功量产，产品涵盖600V—3300V等中高压范围，其产品成品率达到了国际先进水平。

2、车载逆变器的优缺点，车载逆变器简介

车载逆变器（电源转换器、Power Inverter）是一种能够将 DC12V直流电转换为和市电相同的 AC220V交流电，供一般电器使用，是一种方便的车用电源转换器。车载电源逆变器在国外市场受到普遍欢迎。在国外因汽车的普及率较高，外出工作或外出旅游即可用逆变器连接蓄电池带动电器及各种工具工作。中国进入WTO 后，国内市场私人交通工具越来越多，因此，车载逆变器电源作为在移动中使用的直流变交流的转换器，会给你的生活带来很多的方便，是一种常备的车用汽车电子装具用品。

工作原理

逆变器是一种DC to AC的变压器，它其实与转化器是一种电压逆变的过程。

转换器是将电网的交流电压转变为稳定的12V直流输出，而逆变器是将Adapter输出的12V直流电压转变为高频的高压交流电；两个部分同样都采用了用得比较多的脉宽调制（PWM）技术。其核心部分都是一个PWM集成控制器，Adapter用的是UC3842，逆变器则采用TL5001芯片。TL5001的工作电压范围3.6～40V，其内部设有一个误差放大器，一个调节器、振荡器、有死区控制的PWM发生器、低压保护回路及短路保护回路等。

输入接口部分：输入部分有3个信号，12V直流输入VIN、工作使能电压ENB及Panel电流控制信号DIM。VIN由Adapter提供，ENB电压由主板上的MCU提供，其值为0或3V，当ENB=0时，逆变器不工作，而ENB=3V时，逆变器处于正常工作状态；而DIM电压由主板提供，其变化范围在0～5V之间，将不同的DIM值反馈给PWM控制器反馈端，逆变器向负载提供的电流也将不同，DIM值越小，逆变器输出的电流就越大。

电压启动回路：ENB为高电平时，

输出高压去点亮Panel的背光灯灯管。

PWM控制器：有以下几个功能组成：内部参考电压、误差放大器、振荡器和PWM、过压保护、欠压保护、短路保护、输出晶体管。

直流变换：由MOS开关管和储能电感组成电压变换电路，输入的脉冲经过推挽放大器放大后驱动MOS管做开关动作，使得直流电压对电感进行充放电，这样电感的另一端就能得到交流电压。

LC振荡及输出回路：保证灯管启动需要的1600V电压，并在灯管启动以后将电压降至800V。

输出电压反馈：当负载工作时，反馈采样电压，起到稳定I逆变器电压输出的作用。

作用

逆变器是把直流电能（电池、蓄电瓶）转变成交流电（一般为220v50HZ正弦或方波）。通俗的讲，逆变器是一种将直流电（DC）转化为交流电（AC）的装置。它由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成。

广泛适用于空调、家庭影院、电动砂轮、电动工具、缝纫机、DVD、VCD、电脑、电视、洗衣机、抽油烟机、冰箱，录像机、按摩器、风扇、照明等 。 简单地说，逆变器就是一种将低压(12或24伏或48伏)直流电转变为220伏交流电的电子设备。因为我们通常是将220伏交流电整流变成直流电来使用，而逆变器的作用与此相反，因此而得名。我们处在一个“移动”的时代，移动办公，移动通讯，移动休闲和娱乐。在移动的状态中，人们不但需要由电池或电瓶供给的低压直流电，同时更需要我们在日常环境中不可或缺的220伏交流电，逆变器就可以满足我们的这种需求。

特点

1.转换效率高、启动快；

2.安全性能好：产品具备短路、过载、过/欠电压、超温5种保护功能；

3.物理性能良好：产品采用全铝质外壳，散热性能好，表面硬氧化处理，耐摩擦性能好，并可抗一定外力的挤压或碰击；

4.带负载适应性与稳定性强

工作效率

逆变器在工作时其本身也要消耗一部分电力，因此，它的输入功率要大于它的输出功率。逆变器的效率即是逆变器输出功率与输入功率之比，即逆变器效率为输出功率比上输入功率。如一台逆变器输入了100瓦的直流电，输出了90瓦的交流电，那么，它的效率就是90%。

使用范围：

1.使用办公设备（如：电脑、传真机、打印机、扫描仪等）；

2.使用生活电器（如：游戏机、DVD、音响、摄像机、电风扇、照明灯具等）；

3.或需要给电池（手机、电动剃须刀、数码相机、摄像机等电池）充电时；

使用注意事项：

1、直流电压要一致

每台逆变器都有接入直流电压数值，如12V，24V等，

要求选择蓄电池电压必须与逆变器直流输入电压一致。例如，12V 逆变器必须选择12V蓄电池。

2、逆变器输出功率必须大于电器的使用功率，特别对于启动时功率大的电器，如冰箱、空调，还要留大些的余量。

3、正、负极必须接正确

逆变器接入的直流电压标有正负极。红色为正极（ ），黑色为负极（—），蓄电池上也同样标有正负极，红色为正极（ ），黑色为负极（—），连接时必须正接正（红接红），负接负（黑接黑）。连接线线径必须足够粗，并且尽可能减少连接线的长度。

4、应放置在通风、干燥的地方，谨防雨淋，并与周围的物体有20cm以上的距离，远离易燃易爆品，切忌在该机上放置或覆盖其它物品，使用环境温度不大于40℃。

5、 充电与逆变不能同时进行。即逆变时不可将充电插头插入逆变输出的电气回路中.

6、两次开机间隔时间不少于5秒（切断输入电源）。

7、请用干布或防静电布擦拭以保持机器整洁。

8、在连接机器的输入输出前，请首先将机器的外壳正确接地。

9、为避免意外，严禁用户打开机箱进行操作和使用。

10、怀疑机器有故障时，请不要继续进行操作和使用，

应及时切断输入和输出，由合格的检修人员或维修单位检查维修。

11、在连接蓄电池时，确认手上没有其它金属物，以免发生蓄电池短路，灼伤人体。

12、使用环境，基于安全和性能的考虑，安装环境应具备以下条件：

1）干燥：不能浸水或淋雨；

2） 阴凉：温度在0℃与40℃之间；

3）通风：保持壳体上5CM内无异物,其它端面通风良好。

13、安装使用方法

1）将转换器开关置于关(OFF)的位置,然后把雪茄头插入车内点烟器插口,确保插到位而接触良好；

2）确认所有电器的功率在G-ICE标称功率以下方可使用,将电器的220V插头直接插入转换器一端的 220V插座内,并确保两个插座所有连接电器的功率之和在G-ICE标称功率以内；

3）开启转换器开关，绿色指示灯亮，表示工作正常。

4）红色指示灯亮，表示因过压/欠压/过载/过温，导致转换器关断。

5）在很多情况下，由于车用点烟器插口输出有限，使得正常使用时转换器报警或关断，这时只要发动车辆或减小用电功率即可恢复正常。

14、注意事项

1）电视机，显示器，电动机等在启动时电量达到峰值，

尽管转换器可以承受标称功率2倍的峰值功率，但有些功率符合要求的电器的峰值功率可能会超过转换器的峰值输出功率，引发过载保护，电流被关断。同时带动多个电器，可能发生这种情况，这时应先关闭电器开关，打开转换器开关，然后逐个打开电器开关，并应最先开启峰值最高的电器。

2）在使用过程中，电瓶电压开始下降，当转换器DC输入端的电压降到10.4-11V时，报警器发出峰鸣声，此时电脑或其它敏感电器应及时关闭，若忽视报警声，转换器将在电压到9.7-10.3V时，自动关断，这样可以避免电瓶被过量放电，电源保护关断后，红色指示灯亮起；

3）应及时启动车辆,给电瓶充电,防止电量衰竭,影响汽车启动和电瓶寿命；

4）尽管转换器没有过压保护功能，输入电压超过16V，仍有可能损坏转换器；

5）连续使用后，壳体表面温度会上升到60℃，注意气流通畅，易受高温影响的物体应远离。

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