【導讀】自電動汽車 (EV) 在汽車市場站穩腳跟以來，電動汽車製造商一直在追求更高功率的傳動係統、更geng大da的de電dian池chi容rong量liang和he更geng短duan的de充chong電dian時shi間jian。為wei滿man足zu客ke戶hu需xu求qiu和he延yan長chang行xing駛shi裏li程cheng，電dian動dong汽qi車che製zhi造zao商shang不bu斷duan增zeng加jia車che輛liang的de電dian池chi容rong量liang。然ran而er，電dian池chi越yue大da，意yi味wei著zhe充chong電dian的de時shi間jian就jiu越yue長chang。

zuichangjiandechongdianfangfashizaijiachongyizhengyehuobaitiandaogongzuochangsuochongdian。zheliangzhongqingkuangduidiandongqichedegonglvshuipingtichulebutongdeyaoqiu。shiyongjiazhongdezhuzhaidianyuanchazuokenengwufazaiyizhengyehoujiuweidiandongqichechongmandian。gongzuochangsuotigongdekenengshizhongdenggonglvdejiaoliuchongdianzhuang，ruguoqichepeibeideshijiaodigonglvdechezaichongdianqi (OBC)，那麼充電樁使用時間可能會成為一個問題。加大 OBC 功率會讓充電時間更合理，但這也增加了係統複雜性和設計難度。雖然高功率直流充電樁可以將電池快充到 80% 的電量，但這還遠未普及。

為同時解決充電時間和性能問題，許多電動汽車平台正從目前的 400V 電池組遷移到 800V 電dian池chi組zu。當dang車che輛liang處chu於yu行xing駛shi模mo式shi時shi，可ke以yi利li用yong較jiao高gao的de可ke用yong電dian壓ya在zai保bao持chi功gong率lv水shui平ping不bu變bian的de情qing況kuang下xia增zeng加jia電dian機ji功gong率lv輸shu出chu或huo提ti高gao係xi統tong效xiao率lv。在zai充chong電dian模mo式shi下xia，較jiao高gao的de電dian池chi電dian壓ya會hui降jiang低di電dian池chi充chong電dian所suo需xu的de電dian流liu
，並bing且qie可ke以yi縮suo短duan充chong電dian時shi間jian。影ying響xiang OBC 設計的兩個關鍵因素是電壓和開關頻率。通過增加電壓和開關頻率，可以顯著提高 OBC 容量。係統架構必須考慮更高的電壓
，1200V 器件之所以受歡迎，正是因為其擁有更高的阻斷電壓能力。

除了大力發展 800V 主電池組外，提高 OBC 的功率也是當前的一大趨勢。過去，6.6kW 功率的充電樁很常見。如今，很多設計都是 11kW（分相電源）和 22kW（三相電源）。雖然這種功率水平往往在家中無法實現


，但美國目前擁有超過 126,000 個這種功率水平的交流充電樁。OBC 的功率越高，在上班期間或許多公共場所充電就越快

，從而無需在家中充滿電。隨著 OBC 功率水平的提高，碳化矽 (SiC) MOSFET 的優勢也進一步凸顯。

事實證明，在更高開關頻率的應用中，基於 SiC 的組件相比 IGBT 組件更具優勢。SiC 技術還為 800V 電池的開發提供了設計優勢。它可以縮小 OBC 係統的尺寸並提高“從發電到驅動”的整體效率。

繼成功推出第一代 1200 V EliteSiC M1 MOSFET 後
，安森美最近發布了第二代 1200 V EliteSiC M3 MOSFET，著重優化了開關性能。M3S 產品包括 13/22/30/40/70 mΩ
，適用於 TO247-4L 和 D2PAK−7L 的分立式封裝。NVH4L022N120M3S 是符合車規要求的 MOSFET，在 1200 V 時的導通電阻 RDS(ON) 最低為 22 mΩ。

安森美團隊已經對 M3S 相較於 M1 的關鍵特性優勢進行了廣泛的測試。有關測評設置的更多詳細信息
，請參閱該應用手冊。M3S (NTH4L022N120M3S) 需要的總柵極電荷 QG(TOT) 相比 M1 (NTH4L020N120SC1) 更少，這大大降低了柵極驅動器的灌電流和拉電流（如圖 1 所示）。在默認 VGS(OP) = +18V 的情況下，M3S 的電荷為 135 nC，與之前的 M1 相比
，RDS(ON)*QG(TOT) 中的 FOM（品質因數）減小了 44%
，說明在導通電阻 RDS(ON) 器件相同的情況下，隻需要 56% 的開關柵極電荷。

與 M1 相比，M3S 在其寄生電容 COSS 中存儲的能量 EOSS 更少，因此在更輕的負載下具有更高的效率（圖 2）。由於 EOSS 取決於漏源電壓，而不是電流
，因此它是輕載時效率的關鍵損耗。

圖 1. 總柵極電荷

圖 2. EOSS（COSS 中存儲的能量）

開關損耗是係統效率的關鍵參數。圖 3. 顯示了開關性能
，其中在給定條件下 M3S 的開關性能大幅改善，EOFF 相比 M1 降低了 40%，EON 降低了 20-30%，總開關損耗降低了 34%。在高開關頻率應用中，它將消除導通電阻 RDS（ON）溫度係數較高的缺點。

圖 3. 電感開關損耗

提高開關頻率有助於設計人員減小儲能組件（如電感器、變壓器和電容）的尺寸，從而縮小係統體積。更緊湊的尺寸和更高的功率密度使 OBC 係xi統tong的de封feng裝zhuang尺chi寸cun更geng小xiao，這zhe讓rang工gong程cheng師shi有you更geng多duo機ji會hui為wei車che輛liang其qi它ta地di方fang分fen配pei更geng多duo重zhong量liang。此ci外wai
，在zai更geng高gao的de電dian壓ya下xia運yun行xing還hai可ke以yi減jian少shao整zheng個ge車che輛liang所suo需xu的de電dian流liu，從cong而er降jiang低di電dian源yuan係xi統tong
、電池和 OBC 之間的電纜成本。

作者：安森美產品推廣工程師Vladimir Halaj

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