新能源充电桩应对严苛环境：桥堆的耐温与抗瞬态冲击设计分析

耐温性能的考量要点

温度是影响电子元器件工作寿命的主要因素之一。充电桩内部空间紧凑,桥堆在持续工作时自身会产生热量,因此其设计需确保在预期的温度范围内保持参数稳定。

芯片层面的基础
桥堆的长期耐温能力,首先取决于内部半导体芯片的特性。通过调整半导体材料的工艺,使芯片的PN结在温度变化时,其反向漏电流与正向导通压降等关键参数保持较小的波动,有助于维持工作点的稳定并减少额外的热量产生。

封装与散热路径的安排

封装材料的特性:选用热传导性能较为良好的环氧树脂材料进行封装,有助于将芯片产生的热量向外部传递。

内部连接工艺:采用能够承受温度循环应力的焊接材料连接芯片与基板,避免因长期热胀冷缩导致连接界面出现异常。

外部散热设计:桥堆的金属基板结构设计需考虑与系统散热器之间的配合,以形成连续的热量导出路径。

应对瞬时过压的设计思路

充电桩连接电网,可能遇到因雷击感应或负载变化引起的短暂电压脉冲。这类瞬态能量可能对整流器件造成影响。

电气坚固性的增强

瞬态能量耐受能力:桥堆内部的二极管被设计为能够承受一定量的单次非重复性浪涌电流冲击。在遭遇超过其常规工作电压的瞬时较高电压时,器件可通过安全的方式耗散能量,并在事件结束后回到正常工作状态。

特性曲线的调整:对二极管的反向关断特性进行设计,使其状态转换过程较为平缓,有助于减少因电流变化率过高而产生的电压应力。

基于标准的验证方法
产品需通过一系列模拟电气应力的试验来确认其抗浪涌能力。例如,施加标准波形(如8/20微秒电流波形)的浪涌测试,验证批量产品在试验后功能是否完整、参数是否保持在规定范围内。这是衡量其在实际应用中能否可靠工作的重要依据。

验证与实际应用参考

相关产品的设计目标需要通过系统的环境适应性与电气应力测试来证实。例如,嘉兴南电适用于充电桩的桥堆系列,在完成基本性能测试外,还会进行如下验证:

高温下的长期工作测试:在设定的较高结温条件下进行长时间通电试验,评估其参数稳定性与寿命预期。

温度循环测试:在较宽的温度区间内进行多次循环,考核封装结构抵抗热应力的能力。

浪涌冲击的极限验证:记录产品承受规定等级浪涌冲击后的性能数据,确保其在设计上有足够的余量。

基于上述设计与验证的桥堆产品,已在多种户外直流充电桩的电源模块中得到应用。从实际运行情况的观察来看,在经历季节性温度变化与天气影响后,相关产品表现出良好的适应性,有助于支持充电设施保持稳定的工作状态。