逆变器通用芯片方案

技术党|800V高压平台技术解析 会成为主流？

易车原创 2019年，保时捷发布了市面上第一款800V高压平台量产车——保时捷Taycan，2021年小鹏也正式发布了国内首款800V高压平台车型——小鹏G9，再到今年，市场上出现了更多800V高压车型，如路特斯ELETRE、小鹏G6，还有下半年即将推出的合创V09、极氪CS1E、问界M9等。如今越来越多的车企向着800V高压平台进军，那么你以为的800V高压仅仅是指快充系统么？它到底为何能成为车企技术中的“香饽饽”？400V和800V的电动车在用车体验上会有什么不同吗？今天我们就来深入浅出的说说这个话题。

先了解一下什么是800V高压架构

谈到800V，很多人下意识里认为800V就是快充系统。实际上这个理解有些偏差，准确地说，800V高压快充只是800V高压架构中的一个系统。但实际上800V技术还包括800V电池包、800V功率器件如电机、电空调等零部件。

所以目前我们常说的800V高压架构其实有三种可能：

第一种是纯800V高压平台：即包括动力电池、电驱、电源、压缩机等所有高压部件整车全域800V。从小鹏的宣传来看，其搭载扶摇架构的车型就是标配全域800V高压SiC碳化硅平台。

纯800V高压平台，优势在于电机电控迭代升级，能量转换效率高；劣势在于电驱的功率芯片需要用SiC功率器件全面替代IGBT晶体管，零部件成本高。

第二种是高性价比半800V高压架构，即将一些关键部件如动力系统升级为800V，但保留其他400V零件，如电空调、DCDC（逆变器）等。这一方案的好处是可以兼顾整车成本和驱动效率的平衡，因为当前800V功率开关器件成本是400V级IGBT的数倍。

这一方案的好处是能提升车辆的能耗表现，比400V架构的车型续航更实在。

第三种就是仅有800V高压快充系统，即整车搭载一个800V电池组，在电池组和其他高压部件之间增加一个额外的DCDC将800V电压降至400V，车上其他高压部件仍采用400V电压平台。当然这个800V电池组也可能是两个400V电池组通过智能串并联实现充电800V，放电400V。

这一方案主要是解决快速补能问题，也是目前几乎所有800V车型都会配备的技术，投入低，见效快。

所以，即便是宣称拥有800V高压技术的车型，你也不妨多研究一下，它的800V程度到底有多少，是仅充电800V，还是动力800V，还是全车800V。

为什么要引入800V高压系统？

无论是上面哪种方案，引入高压系统的目的都是为了提升效率，包括时间效率和能量流转效率。

初中物理公式告诉我们，P=UI，提升充电功率的方式无非有两种——要么提升电流I，要么提高电压U。就像是水龙头要在最快时间放满一桶水，要么加快水流（I），要么加大水龙口径（U）。实际情况是采用这两个方案的厂商都有。

然而根据另一个热量公式：P=I²*R来看，电阻R是固定的，那么充电过程中的发热就只和电路中的电流I相关，和电压U无关。

目前市面上大部分电动车都是400V平台，如果这些车想要做到400kW的充电功率的话，那么电流就需要增加到1000A。1000A的电流可不小，传输过程中势必会产生大量热量，如果电池散热没有跟上释放的热量，那就会产生热失控。所以目前400V平台的电动车，能承受的极限电压也就在600A左右（充电功率240kW），例如特斯拉Model S/X。

那么为了减少热量损失，降低热失控风险，就要控制电流I的大小，但又要提升充电功率，那就只能加大电压U了。因此，更多的品牌开始选择高电压方案，从原理上来看高压吸引主机厂的一大魅力就在于，它既能保证一定充电功率提升充电效率，又能降低电流，减少热损耗，可谓一举两得。

实际上我们生活中的用电输送就是这个原理，先通过万伏、兆伏以上的高压线输送到变电站，在变电站转化为常压电后再输送到我们家中。

800V高压技术能带来的直观用车体验升级有哪些？

前面提到了800V快充能缩短充电时间，所以800V高压技术能带来的第一个直观感受就是充电速度更快。例如最早推出800V快充的保时捷Taycan，能够将充电功率提升至350kW，在22.5分钟内电量从5％充到80％，这对当时动辄需要1小时快充时间的400V车型来说是质的飞跃。

其次是动力性能更出色，800V高电压平台下系统铜损更低，电机逆变器功率密度更高，表征上就是相同尺寸电机扭矩&功率更大，就像72V的电摩和36V的电瓶车，骑起来完全是两种不同的体验。

此外由于高压平台对能量的利用率更高，自然也会让车辆的能耗控制更出色，好处就是续航更实在。例如小鹏G9在上市时就刻意邀请大家测试其高速续航达成率（高速续航/CLTC续航×100%），而小鹏G6上市时何小鹏也一再强调要做续航最扎实的电动车，这里面自然少不了800V高压技术带给他的自信。

最后在制造层面，800V的电机比400V的要轻，导线也可以更细，叠加一些线缆和部件减少，可以减轻车身重量。根据Future eDrive Technologies的测算，800V平台下100kwh的电池有望减重达25kg。

目前国内800V技术的应用现状

目前来看，800V高压快充是主流车企们解决补能问题的共同选择，2019年保时捷Taycan拉开800V技术的序幕，此后现代Ioniq5、极狐阿尔法S Hi也搭载800V快充技术，但都没有掀起多大浪花。

但从去年下半年开始，800V高压技术开始频频出现在一些新车或车企战略发布会上，而且也不再仅仅局限于800V高压快充系统，而是向全域800V进军。

目前包括比亚迪e平台3.0、通用奥特能平台、吉利SEA浩瀚平台，奔驰EVA、现代E-GMP、小鹏扶摇架构等平台架构都能够支持800V高压技术。今年理想汽车在上海车展期间也推出800V超充纯电解决方案。但是出于成本和市场节奏的考虑，如吉利和比亚迪等目前还没有推出搭载800V平台的量产车型。

从大趋势来看，800V高压平台逐渐成为各大车企“技术军备竞赛”的重要一环。

800V技术虽好 挑战也不少

首先是成本问题，800V高压需要用碳化硅器件SiC MOSFET替代传统硅基半导体器件Si-IGBT，虽然SiC-MOSFET与Si-IGBT相比耐压程度更高，且开关损耗低、效率高，但相对应的，其价格也高。

同时800V的电池需要更小的电芯，电池成本会更高。

其次是电池寿命和安全问题，充电时间的减少在给消费者带来更好体验的同时也给电池带来了考验，800V电压平台会让锂离子脱嵌和迁移的速率加快，部分锂离子来不及进入正负极，析锂现象加剧，一方面将造成活性物质的损失，影响电池容量和寿命；另一方面，锂枝晶一旦刺穿隔膜，将导致电池内部短路，造成起火等安全风险。这也是为什么无论手机还是电动车都建议大家尽量不要用快充的原因。

最后是配电网的问题，理论上而言，800V架构下的充电功率高达480kW，是目前主流直流快充桩的4-6C，但事实是，我国目前很多地区的配电网电力容量有限，都没有配备这么大功率的变压器。所以即使有800V的车，可能很多时候也找不到800V的电，再如果几辆电动车同时充电，电流分配更难以支持。

根据中国汽车工程学会发布的《中国电动车充电基础设施发展战略与路线图研究（2021-2035）》，我国到2025年才会实现2-3C的充电桩在重点区域的城市和城际公共充电设施的初步覆盖；2035年实现3C及以上快充在各应用场景下的全面覆盖。

所以800V技术虽好，但现在还处于一个尝鲜阶段，就像折叠手机，技术含量很高，但屏幕寿命，使用场景都有限。

编辑总结：好消息是，海内外的主流车企和新势力都在加速布局800V高压平台，国内有望于2025年在部分城市实现2-3C公共充电桩的初步覆盖，一切都表明800V高压技术正在主导未来电动车的走向。纯电动车上正在经历从普通充电向高速快充的进化，就像我们已经习惯了手机快充一样，未来当电动车快充技术真的落到位，充电和加油一样方便时，或许就是电动车真正取代燃油车的时刻，让我们保持期待吧。

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*文中来自网络

半导体碳化硅(SiC)MOSFET的封装、系统性能和应用的详解；

一、半导体碳化硅(SiC) MOSFET的封装详解

在封装方面，WBG半导体使得高压转换器能在更接近低压转换器（低于100V）的开关频率下工作。对于低压转换器，封装的发展对实现当今的开关性能至关重要。硅MOSFET封装已取得显著进步，包括双面散热、夹焊、热增强功率封装和低电感、无引线封装。栅极驱动器IC封装也明显“瘦身”，缩短了芯片到引线、键合线连接，并采用了模制无引线封装(MLP)。驱动器和MOSFET(DrMOS)的共封装是减少寄生电感、提高效率和缩小电路板面积的最新步骤。这些封装改进措施也是基于在低压转换器应用中所使用的成功措施。

二、系统性能详解

在系统性能方面，对于VDD>7V，静态电流线性增加，直到超过设置的UVLO阈值。图16和图17展示了在不同条件下的IDD（静态电流）变化情况，以及启动波形。图18和图19详细展示了关机操作的平稳性和VEE电压的稳定时间。图20至图23展示了输出脉冲的终止和UVLO的影响。导通传播延迟和关断传播延迟如图22和图23所示。图24和图25展示了DESAT和XEN波形的性能。图26至图32介绍了几个基本应用示例，包括低边开关、半桥概念、准谐振(QR)反激式和通用评估板(EVB)。

三、应用详解

在应用方面，SiC MOSFET可以应用于目前使用IGBT的各种应用场景，包括高压开关电源、混合动力和电动汽车充电器、电气化铁路运输、焊机、激光器、工业设备及其他高温操作环境。值得一提的是太阳能逆变器和高压数据中心，更高的直流电压有利于减小线规厚度、接线盒、互连，并最终最大限度地减少导通损耗，从而提高效率。SiC MOSFET和栅极驱动器IC的封装改进、系统性能和广泛的应用表明，SiC MOSFET已成为设计高性能栅极驱动电路时的关键组件，其易用性和性能使其在市场中广受欢迎。NCP5170等解决方案提供了一种简单、高性能、高速的驱动SiC MOSFET的方法，为设计人员提供了便捷的选择。

自制逆变器的方法？

制作600W的正弦波逆变器，

该机具有以下特点：

1.SPWM的驱动核心采用了单片机SPWM芯片，TDS2285，所以，SPWM驱动部分相对纯硬件来讲，比较简单，制作完成后要调试的东西很少，所以，比较容易成功。

2.所有的PCB全部采用了单面板，便于大家制作，因为，很多爱好者都会自已做单面的PCB，有的用感光法，有点用热转印法，等等，这样，就不用麻烦PCB厂家了，自已在家里就可以做出来，当然，主要的目的是省钱，现在的PCB厂家太牛了，有点若不起（我是万不得已才去找PCB厂家的）。

3.该机所有的元件及材料都可以在淘宝网上买到，有了网购真的很方便，快递送到家，你要什么有什么。

如果PCB没有做错，如果元器件没有问题，如果你对逆变器有一定的基础，我保证你制作成功，当然，里面有很多东西要自已动手做的，可以尽享自已动手的乐趣。

4.功率只有600W，一般说来，功率小点容易成功，既可以做实验也有一定的实用性。

下面是样机的照片和工作波形：

一、电路原理：

该逆变器分为四大部分，每一部分做一块PCB板。分别是“功率主板”；“SPWM驱动板”；“DC-DC驱动板”；“保护板”。

1.功率主板：

功率主板包括了DC-DC推挽升压和H桥逆变两大部分。该机的BT电压为12V，满功率时，前级工作电流可以达到55A以上，DC-DC升压部分用了一对190N08，这种247封装的牛管，只要散热做到位，一对就可以输出600W，也可以用IRFP2907Z，输出能力差不多，价格也差不多。主变压器用了EE55的磁芯，其实，就600W而言，用EE42也足够了，我是为了绕制方便，加上EE55是现存有的，就用了EE55。关于主变压器的绕制，下面再详细介绍。前级推挽部分的供电采用对称平衡方式，这样做有二个好处，一是可以保证大电流时的二个功率管工作状态的对称性，保证不会出现单边发热现象；二是可以减少PCB反面堆锡层的电流密度，当然，也可以大大减小因为电流不平衡引起的干扰。高压整流快速二极管，用的是TO220封装的RHRP8120，这种管子可靠性很好，我用的是二手管，才1元钱一个。高压滤波电容是470uf/450V的，在可能的情况下，尽可能用的容量大一些，对改善高压部分的负载特性和减少干扰都有好处。H桥部分用的是4个IRFP460，耐压500V，最大电流20A，也可以用性能差不多的管子代替，用内阻小的管子可以提高整机的逆变效率。H桥部分的电路采用的常规电路。

下面是功率主板的PCB截图，长宽为200X150MM，因为，这部分的电路比较简单，所以，我没有画原理图，是直接画了PCB图的。该板布板时，曾得到好友的提示帮助，特在此表示感谢。

2. SPWM驱动板

和我的1KW机器一样，SPWM的核心部分采用了张工的TDS2285单片机芯片。关于该芯片的详细介绍，这里不详说了。U3,U4组成时序和死区电路，末级输出用了4个250光藕，H桥的二个上管用了自举式供电方式，这样做的目的是简化电路，可以不用隔离电源。

因为BT电压会在10-15V之间变化，为了可靠驱动H桥，光藕250的图腾输出级工作电压一定要在12-15之间，不能低于12V，否则可能使H桥功率管触发失败。所以，这里用了一个MC34063（U9），把BT电压升至15V（该升压电路由钟工提供），实验证明，这方式十分有效。

整个SPWM驱动板，通过J1,J2插口和功率板接通，各插针说明如下：

J2:

2P-4P; 7P-9P; 13P-15P; 18P-20P 分别为H桥4个功率管的驱动引脚

23P-24P为交流稳压取样电压的输入端。

J1:

1P为2285输出至前级3525第10P的保护信号连接端，一旦保护电路启动，2285的12P输出高电平，通过该接口插针到前级3525的10P，关闭前级输出。

6P-7P-8P为地GND。

9P接保护电路的输出端，用于关闭后级SPWM输出。

10P-11P接BT电源。

下面是SPWM驱动板的电原理图和PCB截图：

3.DC-DC驱动板

DC-DC升压驱动板，采用的是很常见的线路，用一片SG3525实现PWM的输出，后级用二组图腾输出，经实验，如果用一对190N08，图腾部分可以省略，直接用3525驱动就够了。因为这DC-DC驱动板，和我的1000W机上的接口是通用的，所以有双组输出，该机上只用了一组。板上有二个小按钮开关，S1,S2，S1是开机的，S2是关机的，可以控制逆变器的启动和停机。

这驱动板，是用J3,J4接口和功率板相连的，其中J3的第1P为限压反馈输入端。

下面是DC-DC升压驱动电路图和PCB截图：

4.保护板

我这次没有做保护板，有如下原因：首先是没有保护板该机也可以工作，加上这段时间比较忙，所以，保护板就拉下了；其次是：我这次公布的功率主板，是后来经

PWM芯片SG3525的输出电压与哪些因素有关

SG3525是一种电流控制型PWM控制器，其工作原理是依据反馈电流来调节脉宽。在脉宽比较器的输入端，通过流过输出电感线圈的信号与误差放大器输出信号进行对比，以调整占空比，使输出电感的峰值电流能够跟随误差电压的变化而变化。由于该控制器采用了电压环和电流环双环系统，因此，无论是开关电源的电压调整率、负载调整率还是瞬态响应特性都有了显著提升，被认为是目前较为理想的新型控制器之一。

随着电能变换技术的进步，功率MOSFET在开关变换器中的应用日益广泛，美国硅通用半导体公司为此推出了SG3525。这款控制器专用于驱动N沟道功率MOSFET，一经推出便受到了市场的热烈欢迎。SG3525系列PWM控制器分为军品、工业品和民品三个等级，具备高效能和可靠性。

SG3525的特点在于其能够实现精准的电流控制，从而确保输出电压的稳定性。其引脚功能包括输入端、输出端、反馈端以及各种控制端口，通过这些端口可以实现对外部元件的精确控制。同时，SG3525还具有低静态电流、高效率和宽输入电压范围等优势，适用于各种不同的应用场景。

在电气参数方面，SG3525具有较高的开关频率和较低的噪声水平，能够满足现代开关电源设计的需求。此外，该控制器还具有多种保护功能，如过流保护、过压保护和短路保护等，确保系统的安全运行。工作原理上，SG3525通过内部电路对输入信号进行处理，并根据反馈信号调整输出脉冲的宽度，从而实现对输出电压的精确控制。

典型应用方面，SG3525广泛应用于电源适配器、开关电源、LED驱动器、逆变器等设备中。其卓越的性能和可靠性使得它成为许多工程师和设计师的首选方案。无论是工业控制还是消费电子领域，SG3525都能发挥出色的表现，为各种应用提供稳定可靠的电力供应。

在实际应用中，如何确定IGBT器件外部栅极电阻的取值？

深入解析：如何在实际应用中精准选择IGBT外部栅极电阻

在IGBT的实际运用中，栅极电阻的精确选取对于器件的开关特性与损耗控制至关重要。英飞凌专家高铭在工业半导体微信公众号分享了这一关键知识点。

首先，如图1所示的开关损耗测试，栅极电阻Rgon/Rgoff的选取需遵循数据手册中的指导，比如Rgon的选取应确保在室温和低电流条件下稳定，避免器件震荡。这个值不仅决定了IGBT的开关速度，还影响了驱动电路的功率损耗、电磁干扰抑制以及防止栅极振荡等关键因素。

图1：开关损耗测试条件示例

为了优化IGBT的开关性能，通常采用独立的开通和关断栅极电阻，如图2所示，通过快恢复二极管串联在关断回路中，确保关断电阻小于开通电阻，以适应不同功率器件的延迟需求，特别是考虑到关断时长往往长于开通。

图2：独立的开通和关断栅极电阻配置

然而，栅极电阻的大小并非一成不变。过大的关断电阻可能导致在IGBT关断过程中，由于dv/dt和密勒电容Cgc的影响，如图3所示，栅极电压被抬高，可能导致器件寄生开通，影响系统可靠性。反之，过小的电阻可能导致关断时di/dt过高，造成Vce电压尖峰，增加器件受损风险。因此，设计师必须在开关速度和系统稳定性之间进行巧妙权衡。

图3：寄生开通风险与栅极电阻的关系

IGBT数据手册中，图4展示了在特定测试条件下，栅极电阻与开关损耗的关系曲线，为设计提供了参考。但为了确保选择的电阻值适用于实际应用，最终还需通过实验验证来确认。

图4：开关损耗与栅极电阻的关系曲线

对于更深入的栅极电阻选型策略，可参考英飞凌的AN2015-06应用指南，以及知乎文章《IGBT驱动电流行为综述》和《IGBT驱动电流及驱动功率的计算》。英飞凌凭借其强大的IGBT产品系列，针对不同应用场景提供了定制化解决方案，确保器件在特定条件下的最佳性能。

图5：IGBT单管和模块的应用领域

从裸片IGBT到封装单管和模块，英飞凌的产品线涵盖了从硅基IGBT芯片、模块集成、功率集成模块到大功率组件，涵盖了广泛的电力电子应用，如通用逆变器、太阳能逆变器、UPS等。特别是单管IGBT，以其高电流密度和低功耗特性，显著提升了能效和系统成本效益。

图6：英飞凌提供的IGBT产品线

英飞凌还提供了丰富的在线教育资源，通过11节IGBT系列网课，帮助用户深入了解IGBT的各个方面。点击获取这些宝贵资料，深入探索IGBT技术的世界。

图7：IGBT系列网课

要想了解更多详情，访问英飞凌官网IGBT-绝缘栅双极晶体管-英飞凌(Infineon)官网，获取最全面的产品信息和服务。如果您有特定需求或想进一步咨询，可通过填写客户信息登记表与我们联系。

图8：英飞凌官网入口

深入了解IGBT，让我们携手英飞凌，共同提升电力电子设备的性能与效率。

IR2110国产替代芯片ID7S625高压逆变器驱动芯片

IR2110可以作为ID7S625在高压逆变器驱动领域的国产替代芯片。以下是IR2110作为ID7S625替代品的详细特征：

工作电压范围：IR2110的工作电压范围为10V至20V，适用于多种高压逆变器驱动场景。

输入逻辑兼容性：该芯片兼容3.3V、5V及15V的输入逻辑，具有良好的通用性。

输出电流能力：IR2110的输出电流能力高达2.5A，能够满足高压逆变器对驱动电流的需求。

高侧浮动偏移电压：其高侧浮动偏移电压达到600V，适用于高压环境下的逆变器驱动。

自举工作浮地通道：具备自举工作的浮地通道，使得IR2110能够在高压环境下稳定工作。

延时匹配功能：所有通道均具有延时匹配功能，确保信号同步性，提高系统稳定性。

欠压保护功能：每个通道均配备欠压保护功能，有效保护电路免受欠压损害。

此外，IR2110采用外部自举电容上电的设计，具有体积小、启动速度快、成本低、系统可靠性高等优势，特别适合于中小功率变换装置中的驱动器件应用。因此，在高压逆变器驱动领域，IR2110是一个优秀的ID7S625国产替代选择。

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