【導讀】便捷高效的充電對於所有電池供電的電動汽車（BEV）的成功至關重要
，可用充電的地方越多，充電速度越快，消費者就越有可能購買純電動汽車而不是化石燃料汽車。本文將為您介紹25 kW直流快速電動汽車充電器的設計技巧，以及由安森美（onsemi）所推出的相關解決方案。

便捷高效的充電對於所有電池供電的電動汽車（BEV）的成功至關重要，可用充電的地方越多，充電速度越快
，消費者就越有可能購買純電動汽車而不是化石燃料汽車。本文將為您介紹25 kW直流快速電動汽車充電器的設計技巧，以及由安森美（onsemi）所推出的相關解決方案。

直流快速充電技術提升電動汽車充電效率

當dang前qian采cai用yong直zhi流liu快kuai速su電dian動dong汽qi車che充chong電dian技ji術shu，是shi現xian代dai電dian動dong汽qi車che充chong電dian的de一yi種zhong重zhong要yao方fang式shi，它ta可ke以yi大da幅fu縮suo短duan充chong電dian時shi間jian，提ti高gao用yong戶hu的de便bian利li性xing和he使shi用yong效xiao率lv。

其中的關鍵技術首先牽涉到充電標準，目前主要有CHAdeMO、CCS（Combined Charging System）和Tesla Supercharger等多種充電標準，不同品牌和型號的電動汽車可能支持不同的充電標準
，因此在選擇充電設備時需確保與車輛兼容。

ciwai，zhiliukuaisuchongdiandechongdiangonglvtongchangbijiaoliuchongdiangao，nenggoukuaisujiangdiannengshusongdaodianchizhong。chongdiangonglvdegaodihuiyingxiangchongdiansuduhexiaolv
，yincixuyaogenjudiandongqichedexuqiuhechongdianshebeideguigelaixuanzeshihedechongdiangonglv。

直流快速充電需要專用的充電設備
，通常設置在充電站或特定場所，並在充電時需要注意充電安全問題，包括避免充電過程中發生過熱、過(guo)充(chong)或(huo)其(qi)他(ta)安(an)全(quan)風(feng)險(xian)。一(yi)般(ban)來(lai)說(shuo)，充(chong)電(dian)設(she)備(bei)和(he)電(dian)動(dong)汽(qi)車(che)都(dou)會(hui)具(ju)有(you)相(xiang)應(ying)的(de)安(an)全(quan)保(bao)護(hu)機(ji)製(zhi)
，但(dan)使(shi)用(yong)者(zhe)仍(reng)應(ying)留(liu)意(yi)充(chong)電(dian)過(guo)程(cheng)中(zhong)的(de)任(ren)何(he)異(yi)常(chang)情(qing)況(kuang)，及(ji)時(shi)處(chu)理(li)或(huo)停(ting)止(zhi)充(chong)電(dian)。直(zhi)流(liu)快(kuai)速(su)充(chong)電(dian)相(xiang)較(jiao)於(yu)慢(man)速(su)充(chong)電(dian)，對(dui)電(dian)池(chi)的(de)衝(chong)擊(ji)較(jiao)大(da)，因(yin)此(ci)建(jian)議(yi)適(shi)度(du)控(kong)製(zhi)直(zhi)流(liu)快(kuai)速(su)充(chong)電(dian)的(de)頻(pin)率(lv)
，避(bi)免(mian)過(guo)於(yu)頻(pin)繁(fan)地(di)使(shi)用(yong)直(zhi)流(liu)快(kuai)速(su)充(chong)電(dian)，影(ying)響(xiang)電(dian)池(chi)壽(shou)命(ming)和(he)性(xing)能(neng)。

直流快速充電技術能夠有效提高電動汽車的充電速度和便利性，但在使用過程中仍需注意充電標準
、充電功率
、充電設備和充電安全等方麵的問題，確保充電過程安全可靠。


SiC模塊是直流快速充電技術的關鍵元器件

碳化矽（SiC）模塊是直流快速充電技術中的關鍵元器件
，SiC模塊包含SiC MOSFET和SiC二極管。升壓模塊用於太陽能逆變器的DC-DC級，這些模塊使用額定電壓為1200V的SiC MOSFET和SiC二極管。

SiC模塊是一種使用碳化矽半導體作為其開關的電源模塊
，SiC電源模塊的目的是通過開關轉換電力
，以提高係統效率，SiC模塊的主要功能是轉換電力。碳化矽比矽具有優勢，因為離開電源時的阻抗較小（由於效率提高），SiC器件可以在更高的開關頻率下運行。基於SiC的係統比矽解決方案更緊湊、更輕
，可實現更小的設計。因此，SiC器件是想要提高效率和改善熱管理情況的理想解決方案。

為了解決直流快速充電所麵臨的挑戰，安森美對SiC技術和封裝解決方案進行持續創新
，將有助於簡化電動汽車充電器的設計流程。安森美憑借著全麵的分立電源和模擬解決方案、保護
、傳感和連接等產品組合，可提供高質量元器件
，並根據客戶的需求定製係統，結合安森美在過去20年中不斷積累的係統專業知識，能夠同時將所有這些技術結合在一起
，提供全麵的解決方案。


設計快速電動汽車充電器所麵臨的挑戰

想要設計一個緊湊
、高效
、可靠的快速電動汽車充電器並不是一件容易的事。除了實際的轉換電路之外
，硬件保護技術也至關重要
，需要設計人員分析多種“假設”場景，解決方案將包括由無源RC網絡和區隔元器件形成的緩衝器。

過高的電壓和／或huo電dian流liu始shi終zhong是shi一yi個ge問wen題ti，需xu要yao提ti供gong保bao護hu以yi確que保bao功gong率lv半ban導dao體ti不bu被bei損sun壞huai。其qi中zhong一yi種zhong技ji術shu是shi添tian加jia一yi個ge具ju有you定ding義yi閾yu值zhi和he遲chi滯zhi的de電dian壓ya比bi較jiao器qi，如ru果guo存cun在zai過guo壓ya，該gai電dian壓ya比bi較jiao器qi會hui阻zu止zhi柵zha極ji驅qu動dong器qi。

過流問題相當具有挑戰性，安森美推出的NDC57000柵極驅動器，具有過流去飽和保護（DESAT）功能，因此可以在對BOM和he產chan品pin成cheng本ben影ying響xiang最zui小xiao的de情qing況kuang下xia解jie決jue該gai問wen題ti。諸zhu如ru此ci類lei的de硬ying件jian保bao護hu在zai測ce試shi和he調tiao試shi期qi間jian尤you其qi重zhong要yao，尤you其qi是shi啟qi動dong階jie段duan，此ci時shi最zui有you可ke能neng發fa生sheng不bu可ke預yu測ce的de切qie換huan。

NDC57000可在PFC級中用於保護SiC功率集成模塊（PIM），其測試方法可用於評估DESAT跳閘電流閾值，這是必須進行的功能測試。直流母線電容器用於提供所需的高峰值跳閘電流

，並向柵極注入脈衝以打開模塊，並允許DESAT保護跳閘。作為測試的結果，可以將理論值與實際值進行比較
，並進行設計調整。

對於主雙有源橋（DAB）DCDC轉換器
，也可使用NDC57000，依靠壓降來監控電流水平。然而，這種方法對器件特性很敏感，雖然數據表已包含一些信息，但還是需要進行原型驗證。

另一種方法是在開始製作原型之前進行模擬，以便更準確地設置參數。這樣可以非破壞性的方式模擬和理解初級和次級短路效應。DESAT保護的離散增強功能，可為輸出電壓跨度高達200-1000V的DCDC級設計人員，提供寬工作電壓範圍解決方案。

SiC技術的顯著優勢之一是其能夠在高頻下運行。然而

，這意味著快速的dv/dt轉換速率
，會對25 kWkuaisuchongdianqidewulibujuchanshengyingxiang，bixuyouhuabujuyizuidaxiandudijianshaojishengdiangan，youqishidianyuanzouxianzhongdejishengdiangan。ciwai，zaiduogedianshanghaixuyaohuanchongdianlu，yizuidachengdudijianshaokenengzaochengpohuaibingchanshengEMI問題的過衝和振鈴。

係統級控製是另一個重要領域，25 kW快速充電器在PFC和DAB內nei配pei備bei多duo個ge閉bi環huan控kong製zhi器qi，用yong於yu控kong製zhi變bian壓ya器qi有you源yuan磁ci通tong平ping衡heng和he初chu級ji到dao次ci級ji相xiang移yi等deng參can數shu
，從cong而er控kong製zhi輸shu出chu電dian壓ya和he電dian流liu。這zhe裏li的de一yi個ge挑tiao戰zhan是shi選xuan擇ze每mei個ge環huan路lu的de增zeng益yi
，以yi便bian整zheng個ge係xi統tong不bu會hui變bian得de不bu穩wen定ding。

由於測試需要高功率設備
，設計人員通常會在工作台上構建具有兩個PFC級和一個DAB的(de)環(huan)回(hui)布(bu)置(zhi)，以(yi)允(yun)許(xu)在(zai)受(shou)控(kong)條(tiao)件(jian)下(xia)進(jin)行(xing)安(an)全(quan)測(ce)試(shi)。環(huan)回(hui)測(ce)試(shi)也(ye)適(shi)用(yong)於(yu)大(da)規(gui)模(mo)生(sheng)產(chan)的(de)老(lao)化(hua)階(jie)段(duan)
，其(qi)中(zhong)被(bei)測(ce)器(qi)件(jian)的(de)能(neng)量(liang)得(de)到(dao)恢(hui)複(fu)
，這(zhe)可(ke)以(yi)節(jie)省(sheng)大(da)量(liang)的(de)製(zhi)造(zao)成(cheng)本(ben)，以(yi)實(shi)現(xian)世(shi)界(jie)上(shang)的(de)低(di)碳(tan)排(pai)放(fang)使(shi)命(ming)。


具備高係統效率和可靠性的IGBT驅動器

安森美的NCD57000是一款具有內部電流隔離的大電流單通道IGBT驅動器，專為高功率應用中的高係統效率和可靠性而設計。其功能包括互補輸入、開漏故障和就緒輸出、有源米勒鉗位、負柵極電壓、精確的UVLO
、DESAT保護
、DESAT軟關斷，支持IGBT米勒平台電壓下的高電流輸出（+4/-6 A），傳播延遲短且匹配準確，具有高瞬態和電磁抗擾度，以及5 kV電流隔離能力與獨立的高低（OUTH和OUTL）驅動器輸出，以方便係統設計。

NCD57000在輸入側可容納5V和3.3V信號，在驅動器側可容納寬偏置電壓範圍，包括負電壓功能。NCD57000提供>5 kVrms（UL1577等級）電流隔離和>1200 Viorm（工作電壓）功能。NCD57000采用寬體SOIC-16封裝，輸入和輸出之間保證有8 mm爬電距離
，以滿足強化安全絕緣要求。

為了加快客戶的產品開發速度，安森美也推出了NCD57000的參考設計套件。SEC-25KW-SIC-PIM-GEVK是一款基於SiC功率集成模塊的25kW快速直流電動汽車充電器參考設計套件。該完整SiC解決方案由PFC和DC-DC級組成，具有多個1200V、10 mohm半橋SiC模塊NXH010P120MNF1，超低RDS(ON)和最小化寄生電感，可顯著降低傳導損耗和開關損耗。依靠強大的通用控製器板（UCB），以及Zynq®-7000 SoC FPGA和基於ARM®的處理器
，該係統可在200V-1000V輸出電壓下提供最大25kW的功率
，並以96%的全局效率為400V或800V電動汽車電池充電。

SEC-25KW-SIC-PIM-GEVK還重點介紹了電流隔離大電流驅動器NCD57000、輔助電源解決方案SECO-HVDCDC1362-40W-GEVB，可為低壓元器件提供穩定電壓軌、浪湧控製、過壓等集成保護和多個通信接口。

SEC-25KW-SIC-PIM-GEVK可支持三相PFC和DAB，可實現 400V/800V電池的雙向功率轉換，符合 EN55011 A 級和 IEC 61851 規範
，集成了半橋、1200V、10 mohm SiC M1 MOSFET的NXH010P120MNF1 SiC 模塊

，以及隔離式大電流、高效率柵極驅動器 NCD57000。

結語

直流快速充電技術是電動汽車充電領域的一大突破，為電動汽車的普及和使用提供了更便捷、高效的充電方式。隨著科技的不斷發展和應用，直流快速充電已經成為現代電動汽車充電的主流方式之一。本文所介紹的25 kW直流快速充電器的設計技巧
，以及由安森美所推出的相關解決方案
，將有助您加速開發直流快速充電相關產品，搶占市場先機。

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