【应用】国产超结功率MOSFET AKS65N410WMF助力20KW充电模块全桥LLC设计，RDson最大41mΩ

时间： 2022-05-27 来源：世强

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随着汽车工业的快速发展，电动汽车越来越受人们欢迎，随着油价的多次上调，越来越多的人开始放弃燃油车选择购买电动车，而充电桩作为电动汽车产业的新基建，受到国家的重视，符合碳中和的理念。新能源汽车因此快速发展，带来充电的需求，为了满足电动汽车的快速充电，充电桩内部的直流充电模块在其中有着不可替代的作用。

一般充电桩充电模块主要包括两部分前级PFC+后级DCDC的架构，DCDC部分大多采用全桥LLC电路拓扑其中大功率器件一直进口器件为主，由于全球疫情以及其他因素导致功率器件交期和价格不是很理想，国产化的需求越来越多，本文重点介绍国产瑶芯微超结功率MOSFET AKS65N410WMF助力20KW充电模块全桥LLC设计，最高效率可达96.5%。

以30KW充电桩为例，输入三相380VAC经过VIENNA整流后变成610V~840V直流，经过LLC变换器后输出200V~700V直流电压。由上可见，LLC全桥变换器MOSFET正常承受电压在420V左右，为了降低MOSFET的关断尖峰电压，LLC变换器通常采用三电平变换器来替代一路LLC谐振电路，如图2所示。

如下图1所示，本文重点介绍以20KW充电模块为例输入三相380VAC经过VIENNA整流后变成610V~840V直流，经过后级DCDC部分的三相交错式LLC变换器后输出200V~700V直流电压。因此后级LLC全桥变换器MOS管承受耐压是450V左右，为了保证MOS管的VDS两端关断时的电压尖峰小，一般会采用三电平的拓扑来做；如下图1主要由3个LLC谐振DC-DC转换器构成，分别以120°相位差运行。可减少输出纹波电流，但是该方案相比其他方案控制会比较复杂，采用交错式LLC的优势就是可减少输出纹波电流，全负载范围内实现ZVS软开关，效率高，低的EMI电磁干扰等特点。

图1 三相交错式LLC拓扑结构图

本文重点介绍国产瑶芯微超级结MOS管AKS65N410WMF，助力20KW充电模块设计，RDson最大41mΩ。如图1所示，充电模块的后级DCDC采用三相交错式LLC，MOS管承受耐压是450V左右,而AKS65N410WMF的漏源电压可达650V，连续导通电流可达62A，导通电阻最大41mΩ（VGS=10V，ID=33.1A），适合应用在直流充电桩LLC功率单元中。

图2 AKS65N410WMF封装和管脚定义图

综上所述，国产瑶芯微1200V SJ MOS应用在充电桩充电模块后级DCDC全桥LLC电路具有以下几点优势：

1、集电极-发射极电压最大650V，针对三电平结构，主管具有足够的耐压余量；

2、100℃下的持续电流39A，满足过载，短路等工况设计需求，具有足够的电流余量；

3、采用Muilt Epi工艺，降低了器件的导通电阻和栅电荷，降低损耗并提高系统效率，改善其静态和动态特性，EMI性能更优；

5、国产器件，随着疫情等大环境影响，国产品牌在价格和交期上相对进口器件有更大的优势，以及更快速的技术支持服务。

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