設(shè)計“充電站”|方案器件怎么選？仿真工具又怎么選？

安森美提供專用于DCFC的現(xiàn)成PIM系列，其具有EliteSiC 900V和1200V擊穿電壓額定值。這些模塊支持半橋和全橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，采用F1和F2封裝，具有極低的RDS_ons（3至40mΩ，具體取決于配置）。如果OEM有更具體的應(yīng)用要求，我們還可以提供定制模塊。

安森美的1200V EliteSiC模塊產(chǎn)品組合包括兩款基于M3S的新型工業(yè)級半橋功率集成模塊(PIM) (NXH003P120M3F2PTHG/NXH004P120M3F2PTHG)，它們采用標(biāo)準(zhǔn)F2封裝，具有出色的Rds(on)。M3S技術(shù)專為高速開關(guān)應(yīng)用而開發(fā)，在開關(guān)損耗、Coss和Eoss方面具有優(yōu)異的品質(zhì)因數(shù)。這些特性有助于提高系統(tǒng)效率和功率密度，設(shè)計人員可以選擇更小的無源元件，系統(tǒng)散熱要求也得以降低。

例如，在DCFC應(yīng)用中，它們可用在三相功率PFC升壓級的前端，采用二電平或三電平、單向或雙向拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)實現(xiàn)，讓設(shè)計人員能夠?qū)崿F(xiàn)出色的性能，而無需昂貴的氮化鋁(AlN)襯底。較低的開關(guān)損耗和導(dǎo)通損耗以及結(jié)溫的降低帶來更高的效率，進(jìn)而使產(chǎn)品更加可靠，壽命更長。此外，安森美正在開發(fā)多種使用M3S技術(shù)平臺的新的SiC PIM產(chǎn)品，以進(jìn)一步為設(shè)計人員的系統(tǒng)設(shè)計提供更大的靈活性。

圖9.1200V EliteSiC M3S MOSFET和模塊

某些應(yīng)用需要優(yōu)越的熱管理。為此，安森美提供涵蓋廣泛SiC MOSFET和SiC 二極管產(chǎn)品組合的EliteSiC分立器件。這些器件采用專利端接結(jié)構(gòu)，堅固耐用。這種方法減少了系統(tǒng)的散熱需求，降低了系統(tǒng)復(fù)雜性，減輕了系統(tǒng)重量，同時延長了設(shè)備的使用壽命。

NCP51561是一款5kV/9A隔離式高速雙通道MOS/SiC驅(qū)動器，性能優(yōu)異，能夠在惡劣的工作環(huán)境中實現(xiàn)更高的系統(tǒng)級可靠性。安森美的隔離驅(qū)動器產(chǎn)品組合非常豐富，不僅強(qiáng)大耐用，而且集成了必要功能。這些驅(qū)動器支持非常快的開關(guān)轉(zhuǎn)換，以盡可能提高高頻效率。安森美還提供集成了許多保護(hù)功能的單通道隔離柵極驅(qū)動器，例如NCD57000\NCD57100。

安森美的SiC MOSFET驅(qū)動器技術(shù)非常靈活，可在?5/+18V以及更常見的 0/+15V電平下運(yùn)行。為了簡化設(shè)計和降低系統(tǒng)成本，OEM可以選擇使用 0/+15V，但這樣做會降低效率。為了獲得更高的效率和穩(wěn)健性，OEM希望使用?3/+18V。我們建議對于新型第三代M3S EliteSiC MOSFET和EliteSiC功率模塊采用?3V/18V，以實現(xiàn)更低的導(dǎo)通損耗、Eon損耗和Eoff損耗。

安森美的高驅(qū)動電流隔離驅(qū)動器產(chǎn)品組合非常豐富，OEM可以根據(jù)自己的應(yīng)用需求選擇最合適的驅(qū)動器。這些驅(qū)動器具備多種安全特性，可以適應(yīng)行業(yè)不同的封裝標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)高效的集成和靈活的設(shè)計。安森美在模塊市場上積累了豐富的經(jīng)驗，并且持續(xù)投資以增強(qiáng)封裝技術(shù)。

我們通過PIM支持廣泛的配置，以實現(xiàn)模塊化的設(shè)計方法。雖然IGBT和混合實現(xiàn)方案仍在使用，但基于SiC的功率模塊正迅速成為DCFC充電應(yīng)用的首選方案。安森美也為選擇使用分立器件自行設(shè)計架構(gòu)的OEM提供必要的器件。

我們還提供一整套滿足DCFC需求的電源、模擬、感測、保護(hù)和連接器件。例如，直流充電樁必須支持充電樁和車輛之間的各種有線和無線通信協(xié)議。安森美產(chǎn)品組合支持主要的行業(yè)核心標(biāo)準(zhǔn)和可選標(biāo)準(zhǔn)。例如，CHAdeMO采用CAN總線，而CCS使用PLC作為總線。OEM可以選擇支持功率級內(nèi)的其他接口（如RSL485）和外部通信（如藍(lán)牙BLE、Wi?Fi4/6、LTE、RF）。

圖10.25kW DCFC模塊化參考設(shè)計

（進(jìn)一步了解安森美25kW DCFC模塊化參考設(shè)計）

我們是為數(shù)不多的擁有從晶圓到模塊的全整合供應(yīng)鏈的SiC制造商之一。安森美從內(nèi)部原始晶圓制造和封裝開始，生產(chǎn)滿足最高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的功率器件。此外，安森美還以出眾的運(yùn)營和快速響應(yīng)能力而聞名。

圖11.安森美的完整端到端供應(yīng)鏈

安森美擁有專門的專家應(yīng)用團(tuán)隊，為全球電動汽車充電系統(tǒng)設(shè)計提供SiC驅(qū)動器優(yōu)化和系統(tǒng)方案專業(yè)知識。安森美提供豐富的參考設(shè)計和硬件，讓客戶可以快速評估驅(qū)動器并加速應(yīng)用開發(fā)。憑借這些資源，我們已準(zhǔn)備好幫助 OEM找到適合其應(yīng)用的理想架構(gòu)和器件。

正如我們之前所述，三相功率因數(shù)校正(PFC)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（也稱為有源整流或有源前端系統(tǒng)）是為DCFC高效供電的關(guān)鍵。新的Elite Power仿真工具通過創(chuàng)新的PLECS模型實現(xiàn)了技術(shù)突破，對于硬開關(guān)和軟開關(guān)應(yīng)用（例如DC-DC LLC和CLLC諧振、雙有源橋和相移全橋等）都適用。該工具能夠精確呈現(xiàn)電路在使用我們的EliteSiC產(chǎn)品系列時的工況。

Elite Power在線仿真工具支持在開發(fā)周期的早期階段進(jìn)行系統(tǒng)級仿真，為復(fù)雜的電力電子應(yīng)用提供有價值的洞察和信息。仿真工具能夠精確呈現(xiàn)電路在使用我們的EliteSiC產(chǎn)品系列時的工況，包括EliteSiC技術(shù)的制造邊界工況。