【选型】不同功率的充电桩设计方案全攻略
【摘要】电动汽车充电桩作为电动汽车的能量补给装置，充电时间和寿命是关系到其性能的最关键因素。这就对充电桩的充电效率提出了要求。本文针对两电平15KW SIC充电桩的解决方案进行了分析，同时简述了其他功率的充电桩设计方案。
两电平15KW SIC充电桩的方案简介
两电平15KW SIC充电桩方案拓扑仍与主流拓扑结构一致，如图1所示，采用VIENNA整流升压（AC/DC）+全桥LLC逆变+整流，最终输出直流电给电动汽车充电，其核心技术卖点在全桥LLC逆变电路采用1200V SIC MOSFET做两电平H桥（4颗MOS）替换CoolMOS三电平全桥（6颗MOS），可实现更小的体积和更高的效能，同时两电平控制比三电平简单，不但能降低系统成本，还可缩短研发周期。
图1：两电平15kw SIC充电桩方案拓扑
逆变电路最低损耗：全桥LLC+SIC MOSFET
全桥LLC软开关技术配上零损耗的SIC MOSFET可将损耗降到最低，电路如图2所示，而SIC MOSFET推荐CREE的全新C2M系列 SIC MOSFET，在低导通电阻下具有高阻断电压，便于并联使用，非常容易驱动。具体型号推荐选用漏源电压为1200V的SIC MOSFET，型号为C2M0025120D。该型号SIC MOSFET连续续流电流在常温下为90A，在100℃时候为60A，用于15KW的EV charger的DC/DC上，比传统的SI材料的IGBT在开关损耗上降低很多，如图3所示，使逆变器的整体效率提上到一个较高的层次。
图2：全桥LLC ZVS谐振DC/DC转换（两电平）
图3：传统的SI材料IGBT和SIC MOSFET开关波形
其他功率的充电桩设计方案如何设计呢？
1）如做更低功率的10KW、12KW充电模块，可以选用4pcs 80mΩ的SIC MOSFET做H桥，推荐型号为C2M0080120D 1200V/20A，RDS（on）=80mΩ。如想更好的散热，可选用8pcs 160mΩ的SIC MOSFET，推荐型号为C2M0160120D 1200V/11A，RDS（on）=160mΩ。
2）如做15KW~20KW的充电模块，推荐用8pcs 80mΩ的SIC MOSFET实现。
为便于设计者更直观的看到如上推荐的SIC MOSFET型号设计参数，提供如下表1供设计者选型使用。
表1：CREE C2M SIC MOSFET主要型号技术参数对照表
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型号- WS4A020120A,WS4A050065D,WMH075M120A1A,WS4A050065B,WS4A020120B-V,WS4A020120B,WS4A020120D,WS4A040120K,WMIT075M120B1A,WS4A040120D,WM2HA020065Y,WS4A040120B,WMT075M120B1A,WMH020M065A1A,WS4A030065D,WS4A020120J,WS4A040120B-V,WS4A020120K,WS4A030065J,WS4A025170B,WS4A025170D,WS4A030065B,WM2A030065L,WM2A030065K,WS4A030065K,WS4A050170B-V,WMD075M120B1A,WM2HV020170L,WS4A006065F,WM2HV020170K,WS4A006065E,WS4A004065A0,WS4A006065B,WS4A006065A,WS4A010065E,WS4A015065J,WS4A010065F,WS4A010065A,WS4A015065F,WS4A010065B,WM2A080170N,WM2A080170L,WM2A080170K,WM2HV140120N,WM2HV140120L,WM2HV040065L,WM2HV040065K,WM2HA040120N,WM2HA040120L,WM2HA040120K,WM2A060065N,WM2A060065K,WM2HV040065N,WM2A060065L,WS4A050170B,WM2A060065Y,WM2HA030120N,WM2HA030120K,WS4A050170D,WM2HA030120L,WM2HA020120K,WM2HV140120K,WS4A005120E,WM2HA020120L,WM2A040120L,WM2HV020120N,WM2HA020120N,WM2HV020120K,WM2HV020120L,WM2A040120K,WS4A010065J,WS4A015120J,WS4A015120D,WM2V080170K,WS4A050065B-V,WS4A005120A,WS4A005120B,WMH016M120A1A,WM2V080170L,WM2HA040065N,WM2V080170N,WM2HA040065L,WM2HA040065K,WS4A020065A,WS4A020065D,WS4A020065B,WM2HV030120K,WS4A020065B-V,WM2HA040065Y,WS4A020065F,WS4A015120A,WM2V040120L,WM2V040120K,WS4A015120B,WMH060M120A1A,WM2HA011075K,WM2HA011075L,WM2HA04006Y,WM2HV030120N,WS4A060120D,WS4A020065K,WM2HV030120L,WS4A020065J,WM2HA024200LP,WS4A060120K,WM2V040170L,WM2V040170N,WS4A025170B-V,WM2V040170K,WMH080M170A1A,WS4A030120K,WS4A030120B-V,WM2HV060120L,WM2HV060120K,WM2HV060120N,WMIT040M120B1A,WM2HV011075L,WM2HV011075K,WS4A200120T,WMT040M120B1A,WM2HA240120N,WS4A010120E,WS4A004065F0,WS4A010120D,WS4A010120B,WS4A010120A,WM2A050330L,WM2HA240120E,WS4A008065B,WM2HV040120L,WS4A060065K,WS4A008065A,WMD040M120B1A,WS4A008065F,WS4A008065E,WM2HA140120L,WSXAXXXXXX0,WM2HA140120K,WM2HA140120N,WS4A050120D,WS4A050120B,WMH040M120A1A,WM2HV016120L,WM2HV016120K,WM2HA020170L,WS4A010120J,WM2HA020170K,WS4A040065K,WS4A050120B-V,WMH060M075A1A,WS4A015065A,WS4A015065B,WM1A650170N,WM1A650170K,WM2A075120K,WM2A075120L,WM2A075120N,WM2V020065N,WM2V020065K,WM2V020065L,WS4A004065B0,WS4A004065E0,WMXAXXXXXX0,WM2V075120N,WM2HA060120K,WM2V075120K,WM2HA060120L,WM2V075120L,WM1A080120K1,WM2HA060120N,WM2HV075120L,WM2HA020065K,WS4A030065B-V,WM2HA020065L,WM2A040170K,WM2A040170L,WM2A040170N,WM2HA016120L,WM2HA016120K,WM2HA020065N,WM2HA016120T,WM2A060090N,WMH020M120A1A,WM2A060090K,WM1A080120L1,WM2A060090L,WM2A100200LP,WM1A01K170K,WS4A030120D,WM2A050200LP,WM2A020065L,WM2A020065K,WM2A020065N,WM1A01K170N,WS4A030120B
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