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科技前沿 - 浅谈新能源车充电(二)

2023-02-17 08:56:33 fzw13457803 862
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本文中我们将讨论充电系统的电路架构及特点,以及SiC器件在该领域中应用的优势。

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充电系统-电路架构及特点

通常大功率的直流充电系统拥有两级功率转换架构。包括一个输入端的AC-DC功率转换电路,和一个输出端的高频DC-DC功率转换电路。


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在这样的电池充电解决方案中,考虑最多的因素包括:功率转换的高效率,高功率密度,以及在较小的空间内实现大功率输出。


如上图所示,在EMI滤波电路之后AC-DC功率因数校正(PFC)电路,这个电路结构可选择 B6拓扑 或 Vienna拓扑(如下图所示)


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B6

拓扑





Vienna拓扑

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这两种电路拓扑结构的主要目的是为了让初级DC链路的电压稳定在800V和900V之间,通过链路间稳定的高电压来降低系统中的能量损耗。其中,Vienna整流器由于其更高的效率和更柔和的EMI特征而经常被选择;并且它还可以使用额定电压为650V的中压开关器件,使得组件选择更具灵活性。然而,随着半导体工艺技术的发展,碳化硅等高效1200V功率器件越发成熟和可靠,两级AFE拓扑结构越来越受欢迎;并且,简化的拓扑结构能够实现双向操作的充放电系统。


高频DC-DC功率转换电路提供了变压器隔离功能,并且可以选择双向交换和高效率的软开关拓扑。通常可以选择LLC拓扑或者CLLC拓扑。通常在单桥结构中选择1200V的器件,而在级联桥结构中选择650V的器件。在典型的控制方案中采用频率调制控制技术,可以实现非常宽的输出电压范围:200V~1000V。





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CLLC拓扑

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LLC拓扑

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LLC拓扑



充电系统-SIC优势

随着第三代半导体工艺技术的日益成熟,SiC已经广泛应用在各类千瓦级到百千瓦级功率系统中,包括充电桩、光伏、新能源车等对于转换效率有较高要求的领域中。


SiC技术的优势在于材料的带隙与Si基不同。除了具有高电子迁移率外,与Si基相比,SiC具有高临界击穿电压。这允许它以更短的沟道长度制造,从而导致更小的管芯,并且在给定的额定电压下具有更低的导通电阻。较小的管芯尺寸还减少了寄生电容,从而减少了开关损耗。


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SiC MOSFET体二极管具有比IGBT和Si MOSFET小得多的反向恢复能量,因此可以被用于硬开关拓扑,并具有较低的综合动态损耗。与Si基对应器件相比,SiC MOSFET的体二极管具有更高的正向压降。然而,当体二极管在任何死区时间内通过换向传导时,即在通道通过栅极驱动到其导通状态之前,这依然会导致可观的损耗。在不断的技术升级后,大多数现代功率转换器控制器能够主动最小化死区时间,以保持低损耗。




yl8cc永利官网 SIC MOS产品

yl8cc永利官网经过沉淀积累,近期在SiC领域推出了多款SiC MOSFET,包括在1200V电压范围内的80mΩ、40mΩ、16mΩ等主流型号。产品的多项重要参数指标,包括工作电流、工作温度、开关速度、能量损耗等,都与国际大厂的产品达到同一级别。另外,yl8cc永利官网具有供应链协同和工艺开发能力,在保证产品性能的基础上,亦具有产品性价比高和供给稳定的优势。

产品展示


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