車載充電器的發(fā)展情況和解決方案

隨著電動(dòng)汽車的銷售量攀升，車載充電器（OnBoardCharger，OBC）的市場需求也隨之提升，吸引廠商投入車載充電器的開發(fā)，成為當(dāng)前最熱門的產(chǎn)品應(yīng)用。本文將為您介紹車載充電器的發(fā)展概況，以及安森美半導(dǎo)體（ONSemiconductor）所推出的相關(guān)解決方案。

OBC為電動(dòng)汽車提供源源不絕的動(dòng)力

電動(dòng)汽車已經(jīng)成為民眾購車時(shí)的重要選項(xiàng)，主要考慮到電動(dòng)汽車本身不排放污染大氣的有害氣體，加上由于電力可以從多種一次性能源獲得，如煤、核能、水力等，解除人們對石油資源日見枯竭的擔(dān)心。不過，電動(dòng)汽車的單趟行駛距離、充電樁的數(shù)量、充電速度等問題，仍是讓許多購車者對電動(dòng)汽車舉足不前的原因。想要解除電動(dòng)汽車購買者的憂慮，首先便得從改善充電設(shè)備來著手。

插電式混合動(dòng)力／電動(dòng)汽車（xEV）必須采用高壓電池子系統(tǒng)來進(jìn)行外部充電，其中一些內(nèi)置于車輛本身（車載充電器，簡稱OBC），而其他則置于外部，并可以通過有線連接（固定充電器）或通過無線能量傳輸（無線充電器）來進(jìn)行集成。

插電式混合動(dòng)力汽車（PHEV）則直接配備有OBC，來負(fù)責(zé)為電池充電。這些充電器直接內(nèi)置于PHEV本身，因此必須高效且輕巧。它們具有各種功率級別，直接與電池充電時(shí)間相對應(yīng)。充電器的功率水平與交流電源輸入（120VAC、240VAC、三相等）的可用功率成正比。最流行的OBC功率水平為3.3kW、6.6kW、11kW和22KW，每個(gè)都對應(yīng)于不同的通用AC功率水平。

由于OBC完全是高壓系統(tǒng)，因此最常用的半導(dǎo)體器件是IGBT、超結(jié)MOSFET和SiC半導(dǎo)體。典型的充電器包括許多級聯(lián)級，包括輸入整流、功率因數(shù)校正、DC-DC轉(zhuǎn)換、隔離、輸出整流和輸出濾波。

完整解決方案滿足OBC多樣需求

在OBC的設(shè)計(jì)上，需要用到多種器件，包括碳化硅（SiC）MOSFET、門驅(qū)動(dòng)器、IGBT、MOSFET模塊、IPM、控制器等。在電源解決方案在業(yè)界居于領(lǐng)導(dǎo)地位的安森美半導(dǎo)體，便推出相對應(yīng)的產(chǎn)品來滿足OBC應(yīng)用的需求。

在此推薦兩款適用于大功率OBC的碳化硅（SiC）MOSFET，分別是支持N通道、1200V、80mΩ，采用TO247?3L封裝的NVHL080N120SC1，以及支持N通道、1200V、20mΩ，采用D2PAK?7L封裝的NVBG020N120SC1。這兩款碳化硅（SiC）MOSFET均使用了全新技術(shù)，能夠提供卓越的開關(guān)性能，且比硅具有更高的可靠性。另外，低導(dǎo)通電阻和緊湊的芯片尺寸，可確保低電容和低門極電荷。因此，系統(tǒng)將擁有最高效率、更快的運(yùn)行頻率、提高了功率密度、降低了EMI，以及減小了系統(tǒng)尺寸等優(yōu)點(diǎn)。

NVHL080N120SC1支持額定1200V，在Vgs為20V、Id為20A時(shí)，最大RDS（on）為110mΩ，典型的RDS（on）則僅有80mΩ，具有高速開關(guān)和低電容，通過100%的UIL測試，符合AEC-Q101的汽車標(biāo)準(zhǔn)，為無鉛且符合RoHS要求的器件。NVHL080N120SC1可以應(yīng)用在電動(dòng)汽車／插電式混合動(dòng)力汽車用的DC/DC轉(zhuǎn)換器、汽車車載充電器與汽車輔助電機(jī)驅(qū)動(dòng)。

NVBG020N120SC1支持額定1200V，在Vgs為20V、Id為60A時(shí)，最大RDS（on）為28mΩ，具備高速開關(guān)和低電容，通過100%UIL測試，器件符合RoHS要求，并符合AEC-Q101的汽車標(biāo)準(zhǔn)，為汽車級器件，可應(yīng)用于電動(dòng)汽車／插電式混合動(dòng)力汽車用的DC/DC轉(zhuǎn)換器與汽車逆變器。

此外，安森美半導(dǎo)體還有一系列的產(chǎn)品適用于OBC應(yīng)用，包括用于汽車SiCMOSFET的驅(qū)動(dòng)器，支持低側(cè)、單6A高速開關(guān)的門驅(qū)動(dòng)器－NCV51705，以及具有內(nèi)部電流隔離，支持隔離式大電流、高效率IGBT柵極驅(qū)動(dòng)器－NCV57001，還有FAN3224TU_F085低側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)器，可支持雙通道4A高速開關(guān)。

安森美半導(dǎo)體可以提供豐富的優(yōu)化成本IGBT方案用在OBC領(lǐng)域，650VFS4的高速版本系列比如D2PAK封裝AFGB30/40T65SQDN，以及TO247-3L插件封裝AFGHL40/50/75T65SQD，同時(shí)還可提供AFGHL50T65SQDC集成了50AFS4IGBT及20ASiCDiode的混合型器件，均適用于OBC應(yīng)用。MOSFET模塊則有FAM65CR51DZ2，可用于多相和半無橋PFC的功率集成模塊（PIM）升壓轉(zhuǎn)換器級，以及FAM65HR51DS可用于LLC和相移DC-DC轉(zhuǎn)換器的功率集成模塊（PIM）MOSFETSJH橋。

安森美半導(dǎo)體還有推出FAM65V05DF1智能功率模塊（IPM），可支持IGBT逆變器650V、50A。在控制器方面，則有NCV3843BV電流模式PWM控制器、NCV1362汽車類初級側(cè)PWM控制器，用于低功耗離線SMPS，以及NCV1060/63用于低功耗離線SMPS的汽車高壓開關(guān)。

結(jié)語

安森美半導(dǎo)體是電源解決方案的領(lǐng)導(dǎo)者之一，針對OBC應(yīng)用推出了多樣化、完整的產(chǎn)品線，可針對不同的規(guī)格與需求，提供相關(guān)的器件與解決方案。目前正是電動(dòng)汽車市場起飛的階段，相關(guān)的應(yīng)用需求也正在快速攀升，相信您絕對不想錯(cuò)過這個(gè)搶占商機(jī)的大好機(jī)會。