【应用】罗姆1200V SiC肖特基势垒二极管用于充电桩充电模块可降低关断和通态损耗

时间： 2020-11-27 来源：世强

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电动汽车充电桩是电动力车的充电站，分为交流充电桩和直流充电桩，即慢充和快充，由于更好的充电体验和兼容更多的应用场景，直流充电桩在市场上受到青睐。快充的充电桩重要组成部分为直流充电模块，随着市场竞争和充电桩的快速发展，主要面临充电模块在性能效率，高功率密度，提高系统可靠性等反面的压力。

充电桩模块大多都是三相市电输入，因此充电模块输入是接三相交流电。目前市面上主流的充电桩直流模块拓扑结构为：前级PFC整流+后级DCDC的电路结构，在PFC部分，目前大多是电路拓扑为VIENNA结构，后级DCDC多为移相全桥或者LLC等拓扑结构。罗姆的1200V/40A SiC肖特基势垒二极管在充电模块中可有效解决性能效率，高功率密度，提高系统可靠性等问题。下图为20KW充电模块系统框图：

图1、20KW主回路拓扑

推荐使用ROHM 1200V系列SiC二极管SCS240KE2C的充电模块电路拓扑：

1、PFC拓扑VIENNA

图2、三相三线制三电平VIENNA

2、后级DCDC拓扑

图3、两组交错式并联两电平全桥LLC

通过上面两级拓扑结构可以看出，在PFC VIENNA的高频二极管和LLC副边整流二极管中应用SCS240KE2C具有低导通电阻，减小体积，提高效率，发热量小等优势，明显好于普通Si材料器件，具有更低的V_F和I_R，更好的浪涌能力，适合充电模块等要求较高的应用。

输出整流部分使用ROHM的SCS240KE2C的优势特点如下：

1、反向电压1200V，20KW充电模块输出范围200V-750V能够满足耐压需求；

2、连续正向电流40A@135℃，满足20KW输出功率需求；

3、典型压降VF=1.8V@ IF=20A，Tj=150°C，低正向压降，实现低导通损耗；

4、总电容电荷Qc为66 nC，恢复时间和电流可忽略不计，可实现高速开关，降低开关损耗；

5、工作结温和储存温度范围为-55~175℃，工作温度宽，特性温度影响小；

6、反向恢复时间短，可以大幅降低开关损耗，具有Si-FRD (硅-快速恢复二极管) 无法达到的极短反向恢复时间 (trr) 实现高速开关；

7、降低器件温升，提高系统可靠性，和Si MOSFET配合使用可有效的降低高频二极管和SI MOSFET 的温升；

8、提升DC/DC的性能，优化整流二极管的关断损耗，在LLC电路中副边整流二极管存在反向恢复的工况，使用SiC二极管均可大大优化整流二极管的关断损耗，提升DC/DC的性能；

9、提高系统功率密度，反向恢复电荷量 (Qrr) 小，可降低开关损耗，有助于设备的小型化；

10、多种类型封装供选择如TO-263AB、TO-220AC、TO-220ACP、TO-220FM等；

图4、ROHM SiC二极管封装

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