Carburo de silicio para la carga rápida de vehículos eléctricos

Las estaciones de carga rápida de corriente continua pueden cargar los vehículos eléctricos (VE) en solo 30 minutos, sin necesidad de utilizar el cargador de a bordo (OBC), para cargar la batería de forma rápida y directa.

Al sustituir los componentes tradicionales de Si por las actualizaciones de carburo de silicio de Wolfspeed, los diseños de cargadores rápidos de CC pueden obtener importantes ganancias en la eficiencia, la densidad de potencia y la fiabilidad del sistema. Estos diseños de cargadores rápidos suelen construirse con grupos apilados de bloques de conversión de energía de entre 20 y 60 kW cada uno.

Ventaja del carburo de silicio Wolfspeed* para la carga rápida de vehículos eléctricos

~1-2 % más de eficiencia, 35-50 % de aumento de la densidad de potencia con costos de sistema comparables
Menos refrigeración del sistema en general, carcasa mecánica más pequeña y más barata
Permite una mejor carga bidireccional para la capacidad del vehículo a la red (V2G)

*Ventajas del carburo de silicio en comparación con las soluciones de silicio de la competencia

Módulos de alimentación de carburo de silicio Wolfspeed WolfPACK™

Los módulos de alimentación de carburo de silicio (SiC) de Wolfspeed pueden permitir una topología de circuito de carga rápida más sencilla utilizando menos componentes con una eficiencia muy alta (97.0 % de pico), conmutando a más del doble de frecuencia (45-250 kHz). La mayor frecuencia permite reducir el tamaño de los imanes y los capacitores, lo que a su vez permite que el sistema sea más pequeño, más ligero y menos costoso.

Los módulos de potencia Wolfspeed WolfPACK™ FM3 y GM3 son ideales para aplicaciones de media potencia, incluida la carga rápida de vehículos eléctricos.

Los módulos vienen en configuraciones de medio puente MOSFET de SiC y de seis paquetes MOSFET de SiC con una variedad de opciones de mΩ. Los dispositivos cuentan con un diseño sin placa base, un tamaño compacto y clavijas de ajuste a presión, lo que proporciona un rendimiento eficiente y potente, a la vez que mantiene un diseño sencillo para los procesos de diseño y montaje.

La familia de productos incluye módulos de sustrato de nitruro de aluminio (AlN) de alto rendimiento, que pueden reducir la resistencia térmica en más de un 50 % y proporcionar una conductividad térmica 7 veces mayor en comparación con la alúmina.

R(ON) a 25 ºC	SKU de productos	Configuración	Paquete	Voltaje de bloqueo
11 mΩ	CAB011M12FM3	Medio puente	FM3	1200 V
16 mΩ	CAB016M12FM3	Medio puente	FM3	1200 V
21 mΩ	CCB021M12FM3	Paquete de 6	FM3	1200 V
32 mΩ	CCB032M12FM3	Paquete de 6	FM3	1200 V
6 mΩ	CAB006M12GM3	Medio puente	GM3	1200 V
8 mΩ	CAB008M12GM3	Medio puente	GM3	1200 V
6 mΩ	CAB006A12GM3	Medio puente (sustrato de AlN)	GM3	1200 V
8 mΩ	CAB008A12GM3	Medio puente (sustrato de AlN)	GM3	1200 V

Diseño de referencia de carga rápida: front end activo de SiC de 25 kW (AFE)

El diseño de referencia CRD25AD12N-FMC demuestra la aplicación de los módulos de potencia WolfPACK™ de Wolfspeed para crear un front end activo (AFE) bidireccional de alta densidad de potencia que puede aplicarse a la carga rápida de vehículos eléctricos (EV).

El diseño es ideal para escalar a niveles de potencia más altos intercalando múltiples AFE de 25 kW. El uso de un único módulo de potencia con un sustrato aislado simplifica el diseño del sistema con las técnicas de gestión térmica habituales.

La pila completa incluye: módulos Wolfspeed, controladores de compuerta Si823H-AAWA-KIT de Skyworks, disipador térmico, componentes magnéticos, placas de circuito impreso de alimentación, sensores de tensión/corriente y controlador.

Figura 1: Diagrama de bloques simplificado de los convertidores de potencia de un cargador rápido de CC para vehículos eléctricos.

Figura 2: Un AFE bidireccional CA/CC de 25kW que incluye módulos de potencia WolfPACK™ de Wolfspeed adecuados para diseños de cargadores rápidos de CC.

Skyworks Inc. Solutions

Los productos de aislamiento de Skyworks son fiables, de alto rendimiento y robustos. Con más de mil millones de canales desplegados y más de una década de tecnología probada, nuestras soluciones de aislamiento cuentan con la confianza de clientes industriales y de automoción de todo el mundo.

La placa de controladores de puerta Si823Hx de Skyworks está diseñada para interactuar con las placas de evaluación de cargas inductivas sujetas de Wolfspeed para realizar pruebas dinámicas de los módulos WolfPACK™ de Wolfspeed.

La placa incorpora el controlador de puerta de dos canales Si823H2x con control de tiempo muerto y protección contra solapamiento incorporados para accionar los módulos de forma segura. También utiliza el aislador digital Si88421x con un convertidor de CC-CC incorporado para aislar la retroalimentación de temperatura y proporcionar la fuente de alimentación de la puerta aislada a bordo. Las resistencias de compuerta configurables por parte del usuario, los LED de estado y los puntos de prueba hacen que la evaluación y la creación de prototipos sean sencillas y eficaces.

Obtenga las herramientas que necesita para evaluar y optimizar el rendimiento de conmutación de los módulos de potencia de carburo de silicio WolfPACK™ FM3 y GM3 de Wolfspeed.

N.° de pieza	Placa del CIL	Transceptor diferencial	Controlador de compuerta Skyworks	Controlador de compuerta Wolfspeed
CAB011M12FM3	KIT-CRD-CIL12N-FMA	CGD12HB00D	Si823H-AAWA-KIT	CGD1700HB2M-UNA
CAB016M12FM3	KIT-CRD-CIL12N-FMA	CGD12HB00D	Si823H-AAWA-KIT	CGD1700HB2M-UNA
CCB021M12FM3	KIT-CRD-CIL12N-FMC	CGD12HB00D (3 piezas)	Si823H-ABWA-KIT (3 piezas)	CGD1700HB2M-UNA (3 piezas)
CCB032M12FM3	KIT-CRD-CIL12N-FMC	CGD12HB00D (3 piezas)	Si823H-ABWA-KIT (3 piezas)	CGD1700HB2M-UNA (3 piezas)
CAB006M12GM3	KIT-CRD-CIL12N-GMA	CGD12HB00D	Si823H-ABWA-KIT	CGD1700HB2M-UNA
CAB008M12GM3	KIT-CRD-CIL12N-GMA	CGD12HB00D	Si823H-ABWA-KIT	CGD1700HB2M-UNA
CAB006A12GM3	KIT-CRD-CIL12N-GMA	CGD12HB00D	Si823H-ABWA-KIT	CGD1700HB2M-UNA
CAB008A12GM3	KIT-CRD-CIL12N-GMA	CGD12HB00D	Si823H-ABWA-KIT	CGD1700HB2M-UNA