【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／huodianliushizhongshiyigewenti
，xuyaotigongbaohuyiquebaogonglvbandaotibubeisunhuai。qizhongyizhongjishushitianjiayigejuyoudingyiyuzhihechizhidedianyabijiaoqi，ruguocunzaiguoya，gaidianyabijiaoqihuizuzhizhajiqudongqi。

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 kW快kuai速su充chong電dian器qi的de物wu理li布bu局ju產chan生sheng影ying響xiang
，必bi須xu優you化hua布bu局ju以yi最zui大da限xian度du地di減jian少shao寄ji生sheng電dian感gan
，尤you其qi是shi電dian源yuan走zou線xian中zhong的de寄ji生sheng電dian感gan。此ci外wai，在zai多duo個ge點dian上shang還hai需xu要yao緩huan衝chong電dian路lu，以yi最zui大da程cheng度du地di減jian少shao可ke能neng造zao成cheng破po壞huai並bing產chan生shengEMI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DABneipeibeiduogebihuankongzhiqi，yongyukongzhibianyaqiyouyuancitongpinghenghechujidaocijixiangyidengcanshu
，congerkongzhishuchudianyahedianliu。zhelideyigetiaozhanshixuanzemeigehuanludezengyi，yibianzhenggexitongbuhuibiandebuwending。

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DABdehuanhuibuzhi，yiyunxuzaishoukongtiaojianxiajinxinganquanceshi。huanhuiceshiyeshiyongyudaguimoshengchandelaohuajieduan，qizhongbeiceqijiandenengliangdedaohuifu，zhekeyijieshengdaliangdezhizaochengben，yishixianshijieshangdeditanpaifangshiming。


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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