【应用】采用开环LLC＋电流源PFC方案实现全碳化硅高功率密度充电桩模块设计

时间： 2020-12-29 来源：瞻芯电子

技术问答

国产碳化硅领先品牌瞻芯电子采用四款代表产品：1200V、50mohm、TO247-4封装SiC MOSFET-IV1Q12050T4 和 1200V、50mohm、TO247-3封装SiC MOSFET-IV1Q12050T3；1200V、30A的SiC SBD-IV1D12030U2 和SiC MOSFET驱动芯片 IVCR1401DP，开发了全碳化硅的充电桩模块包括PFC和DCDC的原型设计。该参考设计的功率密度比业界主流的充电桩模块提升50%，揭示了碳化硅功率器件在高功率密度、高性能充电桩模块领域的巨大优势和潜力。

图1、电源架构

图2、上述电源结构中的PFC电路

开环LLC＋电流源PFC的方案来实现高密度设计。开环LLC是已知电路中效率最优的DC/DC变换器拓扑，即构成理想变压器DC-X。通过两相LLC错位和输出端绕组切换及倍压电路使用，使LLC能恒功率地工作在330V一750V范围，而LLC的输入电压仅在600V-900V之间变化。利用1200V碳化硅MOSFET，DC/DC级只需2相LLC，每相直接接高压输入，而无需用传统的4个LLC进行2并2串的复杂拓扑结构。由于电池是个近理想的电压源，在DC-X在原端也表现是电压源。因此PFC必须是工作在电流源模式，其输出除了高频滤波电容外，大的电解电容可以省去，与传统设计相比，减小约百分之二十的体积。鉴于三电平维也纳PFC需串联的大电容来产生一个稳定的中点电压，无法工作在电流源模式，本设计的PFC级采用简洁的的三相桥整流电路。整体设计与目前广泛使用的20kW 2Ux5Ux9U充电桩模块相比，在达同等全功率效率的条件下，本设计体积缩小了一半。

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产品型号	品类	Qualification	VDS（V）	RDS(ON) （mΩ）	ID（TC=25°C）（A）	VTH（ TJ =25°C）（V）	VTH（ TJ =175°C）（V）	Qg（nC）	Operating Junction Temperature（°C）	Package
IV2Q06025T4Z	SiC MOSFET	汽车级	650V	25mΩ	99A	2.8V	2.0V	125.0nC	-55°C to 175°C	TO247-4

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型号- IV1D12020T2,IV1Q12050T3,IV1Q12050T4,IV1D12010BC,IV1D12030U2,IV1D12030U3,IV6212200HA1,IV1D12020T3,IVCR2401DP,IV1Q120080T3,IV1Q06050T4,IVCR2404D,IV1Q12160T3,IV1Q12160T4,IV1D12010O2,IV1Q06050T3,IV1B12100HA1,IV1D12020U2,IVCR1401DP,IVCR2401,IV1Q12080T3,IV1D12040U3,IVCR1401D,IV1D12010T2,IV1Q12080T4,IVCR1801S,IVCR1407S,IVCR2405D,IVCR2403D,IVCR2401D,IV1D12015T2,IVCR1401,IV1D12005O2

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