您需要了解的電動(dòng)車充電樁方案設(shè)計(jì)與核心EliteSiC功率器件

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隨著全球電動(dòng)車市場(chǎng)的快速發(fā)展，越來越多車用半導(dǎo)體大廠紛紛投入開發(fā)相關(guān)的應(yīng)用，其中電動(dòng)車EV充電樁是不可或缺的周邊設(shè)備，就像燃油車需要加油站一樣，必須提高EV充電樁的布建密度才能因應(yīng)電動(dòng)車的發(fā)展。

然而，EV充電樁的用電量動(dòng)輒高達(dá)數(shù)百KW，若沒有考慮到用電質(zhì)量及效率，勢(shì)必會(huì)造成另外一個(gè)電力供應(yīng)問題，本文將介紹安森美(onsemi)電動(dòng)車EV充電樁方案與實(shí)現(xiàn)800V直流快充的核心EliteSiC功率器件，趕快“點(diǎn)贊”“在看”私信獲取一系列相關(guān)干貨吧。

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隨著當(dāng)今電動(dòng)車主電池電壓從 400V 增加到 800V，公共充電基礎(chǔ)設(shè)施也正在支援800V電動(dòng)車充電架構(gòu)，有助于車主們?cè)诠仿贸蹋涌旃渤潆姇r(shí)間。直流充電站可以提供高達(dá)350 kW 的功率，并在15分鐘內(nèi)為電動(dòng)車充滿電。由于其快速充電能力，直流快速充電器是公共停車地點(diǎn)的理想選擇。另外，單臺(tái)壁掛式或落地式50kW直流快速充電器也能夠?yàn)槭袌?chǎng)上的所有電動(dòng)車充電，最大限度地利用購(gòu)物中心/辦公樓/零售場(chǎng)所的停車位。

一個(gè)采用模塊化充電解決方案的350 KW充電站，可以在大型機(jī)柜中通過堆棧多個(gè)25kW模塊快速部署安裝。安森美為25kW交流/直流轉(zhuǎn)換器的功率級(jí)提供F2封裝的EliteSiC功率器件NXH004P120M3F2PTHG，它是一款4mΩ/1200V SiC MOSFET 2-PACK半橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及一個(gè)NTC熱敏電阻。通常前端功率級(jí)是一個(gè)雙向3相6開關(guān)PFC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，需要用到3個(gè)NXH004P120M3F2PTHG功率模塊；而后端功率級(jí)是一個(gè)雙向相移全橋DC/DC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，需要4個(gè)NXH004P120M3F2PTHG功率模塊。

產(chǎn)品特色

? 4mΩ/ 1200 V M3S SiC MOSFET 半橋

? 直接覆銅基板(DBC)

? NTC熱敏電阻

?帶或不帶預(yù)涂熱界面材料(TIM)

?帶有可焊接引腳和壓接引腳的選項(xiàng)

?這些器件不含鉛、不含鹵化物且符合 RoHS 標(biāo)準(zhǔn)

內(nèi)部框圖

設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)

安森美推出了EliteSiC功率器件NXH004P120M3F2PTHG適用于交流/直流轉(zhuǎn)換器功率級(jí)。首先是4mΩ的低導(dǎo)通電阻實(shí)現(xiàn)較低的導(dǎo)通損耗，其次是兩個(gè)關(guān)鍵參數(shù)E_ON為1.77mJ、E_OFF為1.18mJ實(shí)現(xiàn)更低的開關(guān)損耗。因此， EliteSiC功率器件可以在更高的開關(guān)頻率下工作，具有更高的轉(zhuǎn)換效率和更少的廢熱。整體表現(xiàn)是優(yōu)于傳統(tǒng)的IGBT/MOSFET模塊。

功率模塊使用了直接覆銅基板(DBC)作為裸晶的承載體，結(jié)-殼熱阻RthJC已經(jīng)包含了絕緣層。可以在NXH004P120M3F2PTHG的規(guī)格書中找到RthJC和RthJH熱阻參數(shù)，分別是0.121℃/W和0.263℃/W。由于它的導(dǎo)熱能力更好，使得模塊可以在更高的功率下運(yùn)行。

結(jié)語(yǔ)

安森美的EliteSiC功率器件NXH004P120M3F2PTHG的最大工作接面溫度為175°C，需要外部控制和柵極驅(qū)動(dòng)器。該模塊整合一個(gè)5kΩ的NTC，用于測(cè)量模塊內(nèi)部裸晶的溫度，它對(duì)于散熱系統(tǒng)中的散熱片設(shè)計(jì)是非常重要的。NXH004P120M3F2PTHG提供更好的散熱表現(xiàn)，有助于電源設(shè)計(jì)者構(gòu)建更高功率密度的EV直流快速充電樁產(chǎn)品。

02 600V~900VDC(Max) 及6KW輸出

安森美NTBG022N120M3S(1200V, SiC MOSFET) +NCD57084(隔離IGBT驅(qū)動(dòng)IC)，應(yīng)用在600V~900VDC(Max) 及6KW輸出的EV充電樁。

demo板照片

方案框圖

核心技術(shù)優(yōu)勢(shì)

?1.NTBG022N120M3S1200V SiC MOSFET，是安森美第三代半導(dǎo)體SiCMOSFET, R_{ds_on}(Max)=30mohm@18V(V_gs)，具有極低的Gate Charge Qg(tot)=151nC 及容抗Coss=146 pF，適合應(yīng)用在高電壓、大電流及高速切換的工作條件，V_gs(閘源極) 最大電壓范圍為-10/+22V，建議V_gssop操作電壓-3/+18V。

?2.NCD57084安森美IGBT隔離驅(qū)動(dòng)IC，具有高驅(qū)動(dòng)電流(+7A/-7A)及2.5KVrms 內(nèi)部電氣隔離電壓，另外配備 DESAT Pin 偵測(cè) IGBT 短路故障，相關(guān)功能如下示：

a. 具有可編程設(shè)計(jì)延遲的DESAT保護(hù)

b. 負(fù)電壓（低至 ?9V）能力，適用于 DESAT

c. 短路期間的IGBT柵極箝位

d. IGBT柵極有源下拉

e. IGBT短路期間軟關(guān)斷(Soft Turn-off)

f. 嚴(yán)格的UVLO 準(zhǔn)位，實(shí)現(xiàn)偏差Bias靈活性

g. UVLO/DESAT期間的輸出部分脈沖回避（重新啟動(dòng)）

h. 3.3 V、5 V和15 V邏輯電壓準(zhǔn)位輸入

i. 2.5 kVrms 電壓

j. 高瞬態(tài)抗擾度

k. 高電磁抗擾度

?3.高效率輔助電源及DC-DC 轉(zhuǎn)換器：在此開發(fā)板中，初級(jí)側(cè)驅(qū)動(dòng)電路是由外部電源提供，規(guī)格為12V/1A，次級(jí)側(cè)由NCV3064 IC組成高效率輔助電源，提供+12V~+18V , -3.5V_dc電壓供驅(qū)動(dòng)電路使用。

方案規(guī)格

輸入電壓：600 V to 800 VDC (最大可允許900VDC)；輸出功率：6KW；輸出電壓：600V；輸出電流：10A；操作頻率：50KHZ。

以上方案與產(chǎn)品，如欲申請(qǐng)樣品或訂購(gòu)，請(qǐng)聯(lián)系WPI，Dick Chen (dickwc.chen@wpi-group.com)點(diǎn)擊觀看視頻了解電動(dòng)車直流充電樁市場(chǎng)趨勢(shì)特點(diǎn)持續(xù)關(guān)注，后續(xù)為您詳析安森美EliteSiC方案優(yōu)勢(shì) 產(chǎn)品文檔＆白皮書干貨獲取點(diǎn)擊文末的“贊”和“在看”，并發(fā)送截圖和您的郵箱地址到后臺(tái)，即可領(lǐng)取以上解決方案涉及的產(chǎn)品文檔與白皮書干貨哦，包括應(yīng)用筆記、評(píng)估板用戶手冊(cè)等~

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