在动车或地铁中,机车空调需要有稳定的电力供电,保持车厢内的空气质量。当机车出现故障时,需要通过后备电池给空调供电。而机车中常规的后备电池电压为直流110V,空调供电通常为直流540V,因此需要升压电源实现电池电压到空调供电电压的变换。
机车空调升压电源拓扑框图如图所示:
机车空调升压电源拓扑框图
其中,电池电压经过电容滤波后,送入H桥逆变电路逆变为高频方波,然后经过高频变压器,次级侧高频整流后供给空调变频器使用。为提高开关频率、减小整机体积,功率器件的开关频率通常达到100kHz以上。这就要求次级侧整流二极管满足100kHz以上高频脉冲的整流,对整流二极管的反向恢复时间、电流有很高的性能要求。
基本半导体的高性能碳化硅肖特基二极管,可以实现高频整流,开关损耗非常低。下面以一个常用的40A/1200V的碳化硅肖特基二极管B2D40120HC1为例,其优势特征如下:
1、规格为40A/1200V的碳化硅肖特基二极管,采用TO-247-3封装,在Tc=150℃时其额定电流为40A。
2、可忽略不计的反向恢复电流,VR=1200V,Tj=175℃时典型值仅为30uA,相比Si二极管,开关损耗显著减少。
3、具有高浪涌电流承受能力,Tc=25℃、Tp=10ms时,其浪涌电流可达180A。最高运行结温可达175℃。
4、B2D40120HC1应用在机车空调升压电源二次侧整流电路可有效降低开关损耗,提高整机效率。