一、概述
隨著新能源汽車技術(shù)的快速發(fā)展，終端應(yīng)用滲透率正迅速提高，在可預(yù)見的未來，整個新能車市場的規(guī)模將會持續(xù)擴大，邁向規(guī)�；�、高質(zhì)量發(fā)展階段。充電樁作為新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈的重要一環(huán)，加快充電樁配套設(shè)施的建設(shè)和完善對于緩解補電焦慮，推動電動汽車更深層次的普及至關(guān)重要。為了適應(yīng)用戶快速、安全的充電需求，提升充電樁的功率等級和效率是其發(fā)展的主流方向。
二、直流充電模塊工作原理及拓撲結(jié)構(gòu)
直流充電樁與電網(wǎng)連接，經(jīng)過整流升壓后，輸出可調(diào)直流電給動力電池進行充電，具備調(diào)壓范圍寬、輸出功率高，充電速度快等特點，得到了廣泛應(yīng)用，其整體結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。功率部分由多個直流充電模塊并聯(lián)構(gòu)成，隨著直流充電樁功率的持續(xù)提高，其充電模塊的功率等級亦隨之增大，從主流的20kW/30kW逐步提升至40kW/50kW及以上。其系統(tǒng)框圖如圖2所示。
圖1 直流充電樁結(jié)構(gòu)框圖
資料來源：充電樁熱設(shè)計問題思考
圖2 直流充電樁系統(tǒng)框圖
直流充電模塊的功率回路由AC/DC、DC/DC兩部分組成。AC/DC部分連接電網(wǎng)側(cè)，用于整流和功率因素校正；DC/DC部分輸出可調(diào)直流電壓，滿足不同類型電池的充電需求。
圖3 直流充電模塊結(jié)構(gòu)圖
典型的單向直流充電模塊的拓撲結(jié)構(gòu)如圖4所示。AC/DC部分采用三相維也納PFC，該拓撲可以有效降低功率器件電壓應(yīng)力，開關(guān)頻率較高，有效降低磁性器件體積，提升系統(tǒng)的功率密度。DC/DC部分采用原邊串聯(lián)、副邊交錯并聯(lián)的LLC拓撲，可以實現(xiàn)原邊ZVS和副邊的ZCS，降低系統(tǒng)損耗，提升充電效率。
圖4 直流充電模塊典型拓撲結(jié)構(gòu)
隨著V2G、V2X等技術(shù)的發(fā)展，直流充電樁需要實現(xiàn)能量的雙向流動，助力新能源行業(yè)更高質(zhì)量發(fā)展。典型的雙向拓撲結(jié)構(gòu)如圖5所示，前后級均可使用1200V的功率器件。此應(yīng)用中，高壓MOSFET將會展現(xiàn)出優(yōu)異的器件特性。
圖5 雙向直流充電模塊典型拓撲結(jié)構(gòu)
三、貝嶺器件選型方案
針對直流充電樁領(lǐng)域，貝嶺可提供完整的芯片選型解決方案，覆蓋功率鏈和信號鏈等眾多產(chǎn)品，產(chǎn)品型號完善、性能優(yōu)異。貝嶺功率器件與積塔半導(dǎo)體深度融合，包含MOSFET、IGBT、等全系列產(chǎn)品，為高可靠直流充電模塊設(shè)計提供助力，具體選型如表1所示：
表1 功率器件選型列表
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功能單元 |
應(yīng)用拓撲 |
電壓等級 |
產(chǎn)品 |
產(chǎn)品類型 |
封裝類型 |
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前級AC-DC |
三相維也納PFC |
650V |
BLG40T65FDK-F |
IGBT單管 |
TO247-3L |
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BLG50T65FDKA-F |
TO247-3L |
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BLG60T65FDK-F |
TO247-3L |
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BLG75T65FDK-F |
TO247-3L |
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后級DC-DC |
全橋LLC/DAB |
600V/650V |
BLS60R020F-F |
MOSFET單管 |
TO247-3L |
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BLS65R041F-F |
TO247-3L |
||||
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1200V |
BLC40N120-Z |
TO247-4L |
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BLC16N120-Z |
TO247-4L |
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BLC13N120-Z |
TO247-4L |
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輔助電源 |
單管反激 |
1500V |
BL3N150-P |
TO220 |
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BL4N150-P |
TO220 |
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1200V |
BL3N120-P |
TO220 |
|||
|
BL4N120-P |
TO220 |
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BL6N120-P |
TO220 |
||||
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900V |
BL9N90-P |
TO220 |
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BL4N90-P |
TO220 |
同時，貝嶺擁有較為完善的電源管理、信號鏈產(chǎn)品可供選擇，產(chǎn)品質(zhì)量可靠、供應(yīng)穩(wěn)定，具備專業(yè)的全流程技術(shù)支持及售后服務(wù)能力。選型參考如表2所示：
表2 充電樁芯片選型參考
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產(chǎn)品 |
型號 |
特性 |
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電源管理芯片 |
ME1117 |
LDO |
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BL78L05D |
三端穩(wěn)壓器 |
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ME8206 |
AC-DC控制器 |
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通訊接口芯片 |
BL3085 |
RS485收發(fā)器，最大速率500K |
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BL7385 |
隔離485收發(fā)器，最大速率500K |
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BL7390 |
隔離高速485收發(fā)器，最大速率10M |
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BL13232ETS |
RS232收發(fā)器 |
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BL1571/1571V |
CAN接口芯片 |
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BL7371 |
隔離CAN接口 |
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物聯(lián)網(wǎng)計量芯片 |
BL0972 |
直流計量芯片 |
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BL66A0242 |
直流計量SOC |
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BL0939 |
雙路免校準交流計量 |
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BL0942 |
單路免校準交流計量 |
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存儲器 |
BL24CXXX |
2K~2M EEPROM |
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RTC芯片 |
BL5372 |
實時時鐘芯片 |
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BLX8563 |
實時時鐘芯片 |
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達林頓管驅(qū)動 |
ULN2803 |
輸出8通道達林頓管驅(qū)動 |
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ULN2003 |
輸出7通道達林頓管驅(qū)動 |