

一、概述
随着新能源汽车技术的快速发展,终端应用渗透率正迅速提高,在可预见的未来,整个新能车市场的规模将会持续扩大,迈向规模化、高质量发展阶段。充电桩作为新能源汽车产业链的重要一环,加快充电桩配套设施的建设和完善对于缓解补电焦虑,推动电动汽车更深层次的普及至关重要。为了适应用户快速、安全的充电需求,提升充电桩的功率等级和效率是其发展的主流方向。
二、直流充电模块工作原理及拓扑结构
直流充电桩与电网连接,经过整流升压后,输出可调直流电给动力电池进行充电,具备调压范围宽、输出功率高,充电速度快等特点,得到了广泛应用,其整体结构框图如图1所示。功率部分由多个直流充电模块并联构成,随着直流充电桩功率的持续提高,其充电模块的功率等级亦随之增大,从主流的20kW/30kW逐步提升至40kW/50kW及以上。其系统框图如图2所示。
图1 直流充电桩结构框图
资料来源:充电桩热设计问题思考
图2 直流充电桩系统框图
直流充电模块的功率回路由AC/DC、DC/DC两部分组成。AC/DC部分连接电网侧,用于整流和功率因素校正;DC/DC部分输出可调直流电压,满足不同类型电池的充电需求。
图3 直流充电模块结构图
典型的单向直流充电模块的拓扑结构如图4所示。AC/DC部分采用三相维也纳PFC,该拓扑可以有效降低功率器件电压应力,开关频率较高,有效降低磁性器件体积,提升系统的功率密度。DC/DC部分采用原边串联、副边交错并联的LLC拓扑,可以实现原边ZVS和副边的ZCS,降低系统损耗,提升充电效率。
图4 直流充电模块典型拓扑结构
随着V2G、V2X等技术的发展,直流充电桩需要实现能量的双向流动,助力新能源行业更高质量发展。典型的双向拓扑结构如图5所示,前后级均可使用1200V的功率器件。此应用中,高压MOSFET将会展现出优异的器件特性。
图5 双向直流充电模块典型拓扑结构
三、贝岭器件选型方案
针对直流充电桩领域,贝岭可提供完整的芯片选型解决方案,覆盖功率链和信号链等众多产品,产品型号完善、性能优异。贝岭功率器件与积塔半导体深度融合,包含MOSFET、IGBT、等全系列产品,为高可靠直流充电模块设计提供助力,具体选型如表1所示:
表1 功率器件选型列表
功能单元 |
应用拓扑 |
电压等级 |
产品 |
产品类型 |
封装类型 |
前级AC-DC |
三相维也纳PFC |
650V |
BLG40T65FDK-F |
IGBT单管 |
TO247-3L |
BLG50T65FDKA-F |
TO247-3L |
||||
BLG60T65FDK-F |
TO247-3L |
||||
BLG75T65FDK-F |
TO247-3L |
||||
后级DC-DC |
全桥LLC/DAB |
600V/650V |
BLS60R020F-F |
MOSFET单管 |
TO247-3L |
BLS65R041F-F |
TO247-3L |
||||
1200V |
BLC40N120-Z |
TO247-4L |
|||
BLC16N120-Z |
TO247-4L |
||||
BLC13N120-Z |
TO247-4L |
||||
辅助电源 |
单管反激 |
1500V |
BL3N150-P |
TO220 |
|
BL4N150-P |
TO220 |
||||
1200V |
BL3N120-P |
TO220 |
|||
BL4N120-P |
TO220 |
||||
BL6N120-P |
TO220 |
||||
900V |
BL9N90-P |
TO220 |
|||
BL4N90-P |
TO220 |
同时,贝岭拥有较为完善的电源管理、信号链产品可供选择,
产品质量可靠、供应稳定,具备专业的全流程技术支持及售后服务能力。选型参考如表2所示:
表2 充电桩芯片选型参考
产品 |
型号 |
特性 |
电源管理芯片 |
ME1117 |
LDO |
BL78L05D |
三端稳压器 |
|
ME8206 |
AC-DC控制器 |
|
通讯接口芯片 |
BL3085 |
RS485收发器,最大速率500K |
BL7385 |
隔离485收发器,最大速率500K |
|
BL7390 |
隔离高速485收发器,最大速率10M |
|
BL13232ETS |
RS232收发器 |
|
BL1571/1571V |
CAN接口芯片 |
|
BL7371 |
隔离CAN接口 |
|
物联网计量芯片 |
BL0972 |
直流计量芯片 |
BL66A0242 |
直流计量SOC |
|
BL0939 |
双路免校准交流计量 |
|
BL0942 |
单路免校准交流计量 |
|
存储器 |
BL24CXXX |
2K~2M EEPROM |
RTC芯片 |
BL5372 |
实时时钟芯片 |
BLX8563 |
实时时钟芯片 |
|
达林顿管驱动 |
ULN2803 |
输出8通道达林顿管驱动 |
ULN2003 |
输出7通道达林顿管驱动 |