您需要了解的电动车充电桩方案设计与核心EliteSiC功率器件

内容转自“大大通”

随着全球电动车市场的快速发展，越来越多车用半导体大厂纷纷投入开发相关的应用，其中电动车EV充电桩是不可或缺的周边设备，就像燃油车需要加油站一样，必须提高EV充电桩的布建密度才能因应电动车的发展。

然而，EV充电桩的用电量动辄高达数百KW，若没有考虑到用电质量及效率，势必会造成另外一个电力供应问题，本文将介绍安森美(onsemi)电动车EV充电桩方案与实现800V直流快充的核心EliteSiC功率器件，赶快“点赞”“在看”私信获取一系列相关干货吧。

产品文档＆白皮书干货获取点击文末的“赞”和“在看”，并发送截图和您的邮箱地址到后台，即可领取以下解决方案涉及的产品文档与白皮书干货哦，包括应用笔记、评估板用户手册等~ 01 800V 25kW直流快充模块

随着当今电动车主电池电压从 400V 增加到 800V，公共充电基础设施也正在支援800V电动车充电架构，有助于车主们在公路旅程，加快公共充电时间。直流充电站可以提供高达350 kW 的功率，并在15分钟内为电动车充满电。由于其快速充电能力，直流快速充电器是公共停车地点的理想选择。另外，单台壁挂式或落地式50kW直流快速充电器也能够为市场上的所有电动车充电，最大限度地利用购物中心/办公楼/零售场所的停车位。

一个采用模块化充电解决方案的350 KW充电站，可以在大型机柜中通过堆栈多个25kW模块快速部署安装。安森美为25kW交流/直流转换器的功率级提供F2封装的EliteSiC功率器件NXH004P120M3F2PTHG，它是一款4mΩ/1200V SiC MOSFET 2-PACK半桥拓扑结构及一个NTC热敏电阻。通常前端功率级是一个双向3相6开关PFC拓扑结构，需要用到3个NXH004P120M3F2PTHG功率模块；而后端功率级是一个双向相移全桥DC/DC拓扑结构，需要4个NXH004P120M3F2PTHG功率模块。

产品特色

► 4mΩ/ 1200 V M3S SiC MOSFET 半桥

► 直接覆铜基板(DBC)

► NTC热敏电阻

►带或不带预涂热界面材料(TIM)

►带有可焊接引脚和压接引脚的选项

►这些器件不含铅、不含卤化物且符合 RoHS 标准

内部框图

设计优势

安森美推出了EliteSiC功率器件NXH004P120M3F2PTHG适用于交流/直流转换器功率级。首先是4mΩ的低导通电阻实现较低的导通损耗，其次是两个关键参数E_ON为1.77mJ、E_OFF为1.18mJ实现更低的开关损耗。因此， EliteSiC功率器件可以在更高的开关频率下工作，具有更高的转换效率和更少的废热。整体表现是优于传统的IGBT/MOSFET模块。

功率模块使用了直接覆铜基板(DBC)作为裸晶的承载体，结-壳热阻RthJC已经包含了绝缘层。可以在NXH004P120M3F2PTHG的规格书中找到RthJC和RthJH热阻参数，分别是0.121℃/W和0.263℃/W。由于它的导热能力更好，使得模块可以在更高的功率下运行。

结语

安森美的EliteSiC功率器件NXH004P120M3F2PTHG的最大工作接面温度为175°C，需要外部控制和栅极驱动器。该模块整合一个5kΩ的NTC，用于测量模块内部裸晶的温度，它对于散热系统中的散热片设计是非常重要的。NXH004P120M3F2PTHG提供更好的散热表现，有助于电源设计者构建更高功率密度的EV直流快速充电桩产品。

02 600V~900VDC(Max) 及6KW输出

安森美NTBG022N120M3S(1200V, SiC MOSFET) +NCD57084(隔离IGBT驱动IC)，应用在600V~900VDC(Max) 及6KW输出的EV充电桩。

demo板照片

方案框图

核心技术优势

►1.NTBG022N120M3S1200V SiC MOSFET，是安森美第三代半导体SiCMOSFET, R_{ds_on}(Max)=30mohm@18V(V_gs)，具有极低的Gate Charge Qg(tot)=151nC 及容抗Coss=146 pF，适合应用在高电压、大电流及高速切换的工作条件，V_gs(闸源极) 最大电压范围为-10/+22V，建议V_gssop操作电压-3/+18V。

►2.NCD57084安森美IGBT隔离驱动IC，具有高驱动电流(+7A/-7A)及2.5KVrms 内部电气隔离电压，另外配备 DESAT Pin 侦测 IGBT 短路故障，相关功能如下示：

a. 具有可编程设计延迟的DESAT保护

b. 负电压（低至 −9V）能力，适用于 DESAT

c. 短路期间的IGBT栅极箝位

d. IGBT栅极有源下拉

e. IGBT短路期间软关断(Soft Turn-off)

f. 严格的UVLO 准位，实现偏差Bias灵活性

g. UVLO/DESAT期间的输出部分脉冲回避（重新启动）

h. 3.3 V、5 V和15 V逻辑电压准位输入

i. 2.5 kVrms 电压

j. 高瞬态抗扰度

k. 高电磁抗扰度

►3.高效率辅助电源及DC-DC 转换器：在此开发板中，初级侧驱动电路是由外部电源提供，规格为12V/1A，次级侧由NCV3064 IC组成高效率辅助电源，提供+12V~+18V , -3.5V_dc电压供驱动电路使用。

方案规格

输入电压：600 V to 800 VDC (最大可允许900VDC)；输出功率：6KW；输出电压：600V；输出电流：10A；操作频率：50KHZ。

以上方案与产品，如欲申请样品或订购，请联系WPI，Dick Chen ([e-mail])点击观看视频了解电动车直流充电桩市场趋势特点持续关注，后续为您详析安森美EliteSiC方案优势 产品文档＆白皮书干货获取点击文末的“赞”和“在看”，并发送截图和您的邮箱地址到后台，即可领取以上解决方案涉及的产品文档与白皮书干货哦，包括应用笔记、评估板用户手册等~

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