氢电解器旨在利用多种能源(电网、太阳能、风能或电池储能系统)通过水电解生产氢气。当以可再生能源为动力时，这些系统旨在以环保方式生产氢气，减少对化石燃料的依赖并限度降低碳排放。电解制氢可应用于多个领域，包括交通运输用燃料电池、工业流程以及能源存储。随着可再生能源渗透率的提高，绿氢电解系统为向可持续、低碳的未来能源基础设施转型做出了重要贡献。
　　该行业正经历快速增长，原因包括技术进步、与可再生能源的融合、政策和投资支持以及分布式生产。高温电解和先进膜材料等创新技术正在提高效率和可扩展性。混合系统正在研发中，以确保绿氢的稳定供应。政府和私营部门的支持对于拓展氢经济至关重要，小型模块化装置正部署在靠近终端用户的位置，以降低运输成本并提高灵活性，从而满足不同的需求水平。
　　功率转换是氢电解系统的关键环节，涉及将来自电源的电能转换为电解所需的形式。组件包括整流器和直流 - 直流转换器，它们能高效管理和转换电能。功率模块解决方案将这些组件整合为一体化系统，具有可扩展的模块化设计、用于散热的高效热管理系统以及保障性能和安全性的精密控制系统。
　　本系统解决方案指南深入概述了氢电解器应用，探讨了新兴的市场和技术趋势，并重点介绍了安森美(onsemi)为该领域量身定制的全面且高效的功率解决方案。
　　框图 - 氢电解器
　　下面的框图展示了采用安森美推荐产品的氢电解器系统方案， 集成了安森美旗下的智能电源与感知技术，其中大部分功能模块器件( 包括功率模块及分立器件、 栅极驱动器、 标准集成电路 (IC) 与信号类产品) 均可从安森美丰富的产品组合中获取。

　　高功率模块方案
　　高功率集成模块 (PIM)
　　QDual 3 系列 IGBT 模块不仅能提升功率密度， 在特定拓扑结构下， 输出功率比现有同类竞争产品高出 10% 。 模块内置的 FS 7 IGBT 技术可实现出色的效率， 既能降低成本， 又能简化设计流程。
　　在兆瓦级能源基础设施系统中， 通常采用 3 个 QDual 3 半桥模块构成一个三电平拓扑结构。 通过将多个 QDual 3 模块并联， 单个系统可实现 1.2MW( 需 18 个 QDual 3 模块) 或 1.8 MW( 需 27 个 QDual 3 模块) 的输出功率。 与采用600 A 模块的传统方案相比， 可将模块用量减少 30% ， 在大幅简化设计的同时显著降低系统成本。
　　Qdual3 IGBT 模块 NXH800H120L7QDSG
　　集成的 FS 7 系列 IGBT 与第 7 代二极管可实现更低的导通损耗与开关损耗， 助力设计人员打造兼具高效率与出色可靠性的系统。
　　关键特性：
　　场截止沟槽型 7 型 IGBT 与第 7 代二极管
　　1200 V、 800 A 二合一半桥 IGBT PIM
　　隔离式基底
　　NTC 热敏电阻
　　可焊接引脚
　　低电感布局
　　Qdual 3 封装

　　图 1： Qdual3 模块封装
　　F5BP 混合 PIM NXH500B100H7F5SHG
　　双通道飞跨电容升压模块， 每路通道包含两颗 1000 V、500 A 的 IGBT 和两颗 1200 V、 120 A 的碳化硅 (SiC)二极管。 F5BP PIM 封装具备出众的散热性能， 相较F5-PIM 封装， 热阻降低 9% ， 可支持 1500 VDC 系统，是公用事业级应用的理想选择。
　　关键特性：
　　飞跨电容升压模块
　　1000 V 场截止 7 型 IGBT 和 1200 V SiC 二极管
　　低电感布局
　　焊接引脚
　　集成式 NTC 热敏电阻
　　无铅、 无卤化物器件

　　图 2： F5BP 模块封装
　　全SiC模块方案
　　安森美的 M3S EliteSiC F1 与 F2 系列功率集成模块 (PIM) 具备显著优势， 拥有出众的散热性能、 高功率密度及更强的可靠性， 旨在为先进能源基础设施提供兼具成本效益与高效率的方案， 同时支持多模块堆叠使用， 以实现数百千瓦(kW) 以上的功率输出。
　　F2 全桥 PIM NXH007F120M3F2PTHG
　　关键特性：
　　7m? / 1200 V M3S SiC MOSFET 全桥
　　HPS DBC ( 直接键合铜) 衬底
　　15V 至 18V 栅极驱动器
　　预涂覆热界面材料 (TIM)
　　支持负栅极电压， 易于驱动
　　压接式引脚

　　图3： F2 SiC 模块封装
　　F1 半桥 PIM NXH008P120M3F1PTG
　　关键特性：
　　8m? / 1200 V M3S SiC MOSFET 半桥
　　卓越的 FOM [ = RDS(on) * Eoss ]
　　依托 M3S 技术实现优化的开关性能
　　15V 至 18V 栅极驱动器
　　支持负栅极电压，易于驱动
　　提供预涂覆热界面材料 (TIM) 与无预涂覆 TIM 两种选择
　　压接式引脚

　　图4： F1 SiC 模块封装