上海贝岭推出在汽车直流充电桩充电模块应用的产品解决方案
01 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。
02 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
03 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
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
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图2 直流充电桩系统框图
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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
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图5 双向直流充电模块典型拓扑结构
03 贝岭器件选型方案
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