【应用】采用高性能FRD的低成本充电桩电源模块解决方案

时间： 2018-06-05 来源：世强

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随着新能源汽车的快速发展，与之配套的充电桩也在加快进行布局。充电模块作为充电桩内部的核心转换单元，其技术的持续革新和成本的不断优化一直是业内最为关注的因素。充电模块主要由LLC DC-DC变换电路和VIENNA整流电路组成，本文来探讨一下DC-DC变换电路的拓扑结构，以及如何进行性能和成本的优化。

图1所示为充电模块常规的三电平LLC变换电路拓扑图：

图1、三电平LLC变换电路拓扑图

如图1所示，在三电平LLC变换电路中，为了尽可能减小磁性元件（谐振电感和主变压器）的体积，开关频率通常设置为110kHz左右，这就要求输出端整流二极管工作在高开关频率下具有比较低的开关损耗，而且目前的充电桩输出电压范围都很宽，一般为200VDC~750VDC，所以这种拓扑要求采用1200V耐压的二极管，通常设计时为了限制二极管温升和降低开关损耗，都采用SiC肖特基二极管，以达到更高的效率。但采用SiC二极管会使得充电桩整机BOM成本较高，性价比低。

为了降低成本，提高整机的性价比，可以采用优化拓扑结构，充分考虑利用PFC半母线电压，即它到DC+和DC-均为400V，以及具有650V MOSFET的两个串联H桥（H-Bridge）。该双全桥配置拓扑如图2所示：

图2、双H桥串联LLC变换拓扑图

在这种拓扑电路中，输出端整流电路也是串联后输出200VDC~750VDC，因此每组整流电路的二极管都可以采用600V耐压的快恢复二极管，实现更快的开关频率和更低的开关损耗。

推荐采用KYOCERA推出的超低反向恢复时间的快恢复二极管（FRD），型号为KSF60F60N,规格为600V/60A。其反向恢复时间最大不超过85ns，反向恢复电流最大不超过125uA，超低损耗，有效提高整机效率。同时，Si快恢复二极管相比SiC肖特基二极管成本低很多，可以在保证整机温升和效率不变的同时，有效降低BOM成本，提高充电模块的性价比，为充电桩充电模块研发工程师提供了理想的降成本方案。

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NASA911 Lv8. 研究员 2018-09-05

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