在全球儲能產業加速擴張與技術迭代的浪潮中,安森美(onsemi)聚焦功率半導體的創新,圍繞儲能核心需求持續發力,在效率提升、成本控制、場景適配等關鍵維度形成核心競爭力,為儲能行業發展提供堅實技術支撐。
儲能逆變器在效率、成本與適應性之間的平衡
隨著全球儲能裝機規模的持續擴張,儲能逆變器正面臨效率提升、成本控制及復雜場景適配的多重挑戰。據安森美電源方案事業部戰略業務拓展 Hank Zhao介紹,安森美聚焦功率半導體的底層創新,通過碳化硅(SiC)器件的性能突破與拓撲優化,實現效率、成本與適應性的硬支撐。

圖|安森美主要儲能產品和技術
通過上述技術,安森美實現了儲能逆變器在效率、成本、可靠性三個維度的突破,為不同功率等級的儲能場景提供了適配方案。
AI 數據中心因其高能耗、電力需求波動大等特點,對儲能技術和芯片提出了新的要求。AI 訓練和推理任務會使電力負載瞬間飆升,要求儲能技術具備高功率密度,能快速輸出大功率。
安森美通過垂直整合 SiC 產業鏈,提供從襯底到模塊的端到端解決方案,以應對AI數據中心的儲能技術挑戰。安森美的功率模塊采用最新一代溝槽工藝SiC M3 MOSFET和Field Stop 7 IGBT技術,顯著降低開關和導通損耗,適用于DC耦合儲能系統以最小化轉換損失。例如:F5BP系列NXH600N105L7F5S1HG模塊,采用I-NPC拓撲,熱阻降低9%。該模塊支持1500V母線系統,適用于AI數據中心的UPS單元,通過減少損耗延長電池壽命。
安森美還開發了純SiC方案,如8mΩ TNPC模塊,用于75kW雙向充電模塊,支持高頻開關(100kHz以上),體積縮小30%。配合下一代2000V SiC技術,可進一步降低損耗,適用于高效DCDC轉換。此外,SPM31 SiC IPM模塊(70A版本)集成門驅動和熱管理,用于冷卻系統風扇,效率提升15%,滿足AI服務器內部高密度散熱需求。
此外,盡管市場上可供選擇的SiC功率半導體種類繁多,但在某些特定應用中,安森美的集成式SiC Cascode JFET是其中的佼佼者,因其低 RDS(ON)、低輸出電容和高可靠性等獨特優勢,能夠提供卓越的性能。Cascode JFET架構使用標準硅基柵極驅動器,簡化了從Si到SiC的過渡過程,可在現有設計中實施。因此,它為從Si到SiC的過渡提供了靈活性。這些優點使得安森美的SiC Cascode JFET 技術在其他技術無法企及的領域獲得廣泛應用,增強性能使其在用于人工智能數據中心中實現更高的效率。
儲能優勢及未來技術
安森美掌握SiC技術全鏈條,其SiC方案整合第三代半導體組件及高效驅動技術,搭配主系統芯片可提供完整驅動及保護方案,助力客戶推出工商業儲能、集中式儲能等多種產品。
安森美已研發出光伏及儲能全線二十多個IGBT/IGBT+SiC Hybrid模塊產品,功率覆蓋5kW~MW級應用,具備高能效、高功率密度和高可靠性,配以相應的門極驅動、運算放大器等產品,充分滿足戶用、工商業、光儲一體化系統及大型電站需求,輔以各種參考設計和開發工具,以及現場應用支援,幫助客戶解決設計挑戰。例如,針對光伏逆變器市場對1500 V母線,最大并網功率350 kW組串機型的需求,安森美最新推出了一款直流升壓模塊(飛跨電容拓撲),三款交流逆變模塊(F5BP INPC拓撲);針對1500 V母線儲能逆變器市場,安森美推出了INPC拓撲模塊NXH600N105L7F5S1HG:三相最大功率200-250 kW(雙向功率pf=1和-1)。這些方案都提供高能效、高功率密度且具成本優勢。
安森美的EliteSiC共源共柵結型場效應晶體管(Cascode JFET)性能突出,是人工智能數據中心、儲能和直流快充等 AC-DC 電源單元的優質選擇。未來,安森美計劃推出多代溝槽型 SiC MOSFET,并開發更高電壓等級的 SiC 器件,以適配下一代儲能系統需求。
如何進一步提升儲能用功率芯片的耐壓、耐溫及開關頻率等關鍵性能指標?
在高功率密度與高轉換效率的儲能系統需求下,安森美通過材料創新、封裝優化及系統級設計協同突破,持續提升功率芯片的耐壓、耐溫及開關頻率等核心指標。
安森美的EliteSiC 系列通過平面柵極結構與外延層工藝優化,實現了耐壓等級的顯著提升。安森美的 EliteSiC 技術專注于電動汽車與能源基礎設施這兩大關鍵應用領域, 其1200V EliteSiC M3S器件有助于提高開關速度的EliteSiC MOSFET和模塊,以適配越來越多的能源儲存等能源基礎設施應用。此外,還包括1700V EliteSiC MOSFET NTH4L028N170M1提供更高擊穿電壓SiC方案,滿足大功率工業應用的需求;使用兩個1700V雪崩額定值的EliteSiC肖特基二極管NDSH25170A、NDSH10170A,設計人員便可實現高溫高壓下的穩定運行。
在封裝設計方面,TOLL 封裝的 SiC MOSFET(如NTBL023N065M3S)封裝高度僅2.3mm,采用開爾文源極引腳將封裝電感降至 1.2nH,較 D2PAK 封裝減少 60%,有效抑制開關過電壓(VDS 尖峰降低 30%)。同時,其銀燒結芯片鍵合技術將熱阻降低 25%,支持 175℃長期運行,滿足儲能系統高可靠性需求。其占板面積僅 9.9mm×11.7mm,較 D2PAK 節省 30% PCB 空間,適用于高密度儲能變流器設計。
在拓撲與控制優化方面,安森美通過半橋兩電平拓撲與 SiC MOSFET 結合,在儲能變流器中實現≥98.8% 的效率(不含電抗器)。同時,采用1200V SiC MOSFET的 DAB 拓撲可實現1MW 級儲能系統的雙向能量流動,支持電網級儲能變流器的寬范圍電壓調節(200V 至 1000V)。
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原文標題:效率、成本、可靠性三重突破:安森美SiC方案賦能儲能系統升級
文章出處:【微信號:onsemi-china,微信公眾號:安森美】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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