所谓电力电子器件，包括了变流器、电子开关、电子交流电力控制器。有些场合需要将交流电源变成直流电源，这就是整流电路；而如果需要将直流电源变成交流电源，这种对应于整流的逆向过程，定义为逆变电路；既可以作整流电路又可作逆变电路，这种装置称为变流器。变流器包括整流器（交流变直流<AC/DC>）、逆变器（直流变交流<DC/AC>)、交流变流器(交流变频器<AC/AC>)、直流变流器（直流斩波器<DC Chopper>）。

移动设备上的电动机需要将电池的直流电变成交流电，就需要逆变器。同理，要通过电网的交流电给电池充电，就需要将交流电变成直流电。

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充电的原理

我们可以先通过手机充电器，看看充电的原理。

充电代表什么呢？代表将50Hz220V的交流电，变成5V的直流电。

所以第一代充电器分为三个部分：变压器、整流器、滤波器。


  • 变压器：运用法拉第线圈，将50Hz220V的交流电，变成50Hz5V的交流电；


  • 整流器：运用四个二极管构成的桥式整流电路，将50Hz5V的交流电，变成100Hz5V的脉动直流电；


  • 滤波器：运用电容，将100Hz5V的直流电的波动降低为5V的稳恒直流电。


变压器的原理很简单，通过法拉第线圈数量的不同，产生不同的电磁感应，得到不同的电压。

整流器的原理也很简单，通过二极管正向导通、反向截至的特性。如果用四个二极管组成整流电路，可以看出，正向电流会从上面流出，反向电流也是从上面流出。
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初步提升
这时候，大家不满足于充电速度和充电器的体积，所以对上面充电过程进行了进一步拆解。
添加了直流电的频率、直流电的电流等维度。

变压器的体积可以通过增大直流电的频率来减小，因此可以添加一个开关将直流电变成脉动直流。

第二代充电器使用的开关是硅开关，能达到100kHz。

而现在，第三代充电器使用GaN FET，能达到1000kHz。

再回顾一下：现在，充电代表什么呢？代表将50Hz220V的交流电，变成1000kHz5V的直流电。

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继续提升

同样的充电速度怎么提升？

还有电流的维度：5V1A的充电器就是5W的，电流的增大就可以到65W。

比如，小米的65W充电器，对一块4500mAh=4.5Ah的电池从0%充电至100%仅需45分钟，可以算出电流为6A，但实际上是20V/3.25A。两颗650V的GaN FET来自纳微半导体，型号分别为NV6115和NV6117，2MHz开关频率。

如果将电流增大到500A，电压增大到750V，就可以作为电动车的3级充电桩。


这时候，使用碳化硅就更加合算了。

碳化硅器件包括用作整流电路中的二极管、也可以用作开关的MOSFET。


文稿来源：Rad聊碳化硅