新能源充電樁應對嚴苛環境：橋堆的耐溫與抗瞬態沖擊設計分析

耐溫性能的考量要點

溫度是影響電子元器件工作壽命的主要因素之一。充電樁內部空間緊湊,橋堆在持續工作時自身會產生熱量,因此其設計需確保在預期的溫度范圍內保持參數穩定。

芯片層面的基礎
橋堆的長期耐溫能力,首先取決于內部半導體芯片的特性。通過調整半導體材料的工藝,使芯片的PN結在溫度變化時,其反向漏電流與正向導通壓降等關鍵參數保持較小的波動,有助于維持工作點的穩定并減少額外的熱量產生。

封裝與散熱路徑的安排

封裝材料的特性:選用熱傳導性能較為良好的環氧樹脂材料進行封裝,有助于將芯片產生的熱量向外部傳遞。

內部連接工藝:采用能夠承受溫度循環應力的焊接材料連接芯片與基板,避免因長期熱脹冷縮導致連接界面出現異常。

外部散熱設計:橋堆的金屬基板結構設計需考慮與系統散熱器之間的配合,以形成連續的熱量導出路徑。

應對瞬時過壓的設計思路

充電樁連接電網,可能遇到因雷擊感應或負載變化引起的短暫電壓脈沖。這類瞬態能量可能對整流器件造成影響。

電氣堅固性的增強

瞬態能量耐受能力:橋堆內部的二極管被設計為能夠承受一定量的單次非重復性浪涌電流沖擊。在遭遇超過其常規工作電壓的瞬時較高電壓時,器件可通過安全的方式耗散能量,并在事件結束后回到正常工作狀態。

特性曲線的調整:對二極管的反向關斷特性進行設計,使其狀態轉換過程較為平緩,有助于減少因電流變化率過高而產生的電壓應力。

基于標準的驗證方法
產品需通過一系列模擬電氣應力的試驗來確認其抗浪涌能力。例如,施加標準波形(如8/20微秒電流波形)的浪涌測試,驗證批量產品在試驗后功能是否完整、參數是否保持在規定范圍內。這是衡量其在實際應用中能否可靠工作的重要依據。

驗證與實際應用參考

相關產品的設計目標需要通過系統的環境適應性與電氣應力測試來證實。例如,嘉興南電適用于充電樁的橋堆系列,在完成基本性能測試外,還會進行如下驗證:

高溫下的長期工作測試:在設定的較高結溫條件下進行長時間通電試驗,評估其參數穩定性與壽命預期。

溫度循環測試:在較寬的溫度區間內進行多次循環,考核封裝結構抵抗熱應力的能力。

浪涌沖擊的極限驗證:記錄產品承受規定等級浪涌沖擊后的性能數據,確保其在設計上有足夠的余量。

基于上述設計與驗證的橋堆產品,已在多種戶外直流充電樁的電源模塊中得到應用。從實際運行情況的觀察來看,在經歷季節性溫度變化與天氣影響后,相關產品表現出良好的適應性,有助于支持充電設施保持穩定的工作狀態。