充電樁電路圖 充電樁電路設計中單向充電樁 雙向充電樁解決方案分享

大家應該還記得假期電動汽車在高速公路上搶充電樁而打架互毆的新聞，充電樁作為電動汽車的能量補給裝置幾乎是必備的，如果你家里沒有裝，那你一定會慎重考慮購買電動車，周邊充電是否方便，電價是否便宜，是否安全。

特別是充電樁電路設計是否能夠達到安全防護的目的，比如是否具有急停功能、過負荷保護、短路保護、漏電保護、防雷保護、過熱保護、絕緣保護、電池反接、電池過壓、電池故障等保護功能，而且要充電樁電路性能穩定可靠。

這里給大家分享幾個快速、高效、安全、合理的充電樁電路圖和充電樁電路設計方案。大家感興趣的可以看看羅姆半導體的方案。

針對單向充電樁

面向大功率Vienna PFC+LLC電路拓撲的方案

Vienna整流＋LLC構成了充電樁的基本電路。如果考慮設備成本，羅姆推薦使用硅器件、FRD（快恢復二極管）方案；如果需要高功率密度和高效率，則推薦使用碳化硅 MOS/SBD方案。

Vienna PFC+LLC電路和器件示例

PFC部分更適合使用碳化硅器件，理由有二：其一，高溫時導通電阻增加較少，能實現高效率，同時可抑制發熱，使用更小的散熱板；其二，碳化硅器件的恢復損耗非常小，開關損耗較小，能夠提高工作頻率，有助于輸入線圈的小型化。作為硅器件解決方案，也可以使用具有高速開關的羅姆SJ-MOSFET“R65xKN系列”以及IGBT“RGW系列”。

Vienna PFC拓撲推薦器件

其次，對于LLC部分，羅姆通過高耐壓1200V 碳化硅MOS來削減部件個數。通過將1200V 碳化硅MOS應用于LLC部分，可以將Stack型的LLC電路變更為下述Single型。具備高耐壓、高速開關特點的碳化硅器件給Single LLC帶來以下優點：

減少功率器件數量，節省空間，簡化電路，降低故障率；

減少控制元件數量，簡化驅動電路，減少MCU使用數、減少端口數。

碳化硅MOS可以實現Single LLC的優勢

針對雙向充電樁

面向三相B6-PFC電路拓撲的解決方案

羅姆針對雙向充電樁的三相B6-PFC拓撲的方案使用1200V 碳化硅MOS，它具有以下優點：

受高溫影響小；

高速恢復性能有助于可實現輸入線圈、絕緣變壓器的小型化；

抑制偏共振時的破壞風險。

20kW以下使用1200V開關元器件，例如高效率的碳化硅MOSFET “SCT3xxxKx（1200V/17-95A）”或標準IGBT “RGSxxTSX2”。在20kW以上的應用中，可以選擇全碳化硅功率模塊“BSMxxxD1xPxCxxx/Exxx/Gxxx（1200-1700V/80-600A/Half-Bridge）”，實現雙有源橋諧振變換器（絕緣雙向DC-DC）。

針對充電樁二次電源系統的解決方案

針對充電樁系統中的二次部分（控制器，驅動部分），羅姆也有非常多的產品可供選擇，其中在電源方面，有電源樹形式的提案，從HV-DCDC到DCDC或LDO。

電源樹形式的提案

新產品是非隔離型DC/DC轉換器IC，采用BiCDMOS高耐壓工藝，可提供先進工業設備所需的電源功能。適用于48V電源系統，具有超高的80V耐壓，安全工作范圍更寬，與同等輸出電流的普通產品相比，耐壓提高了約20％。其足夠的余量可以應對突發性浪涌電壓，有助于提高應用的可靠性。

此外，還實現了耐壓60V以上DC/DC轉換器IC中超高的5A最大輸出電流，有助于實現更多功能的小型化充電樁。另外，內置低損耗MOSFET可在2A至5A寬輸出電流范圍內實現高達85%的功率轉換效率，更加節能。

與普通產品相比，耐壓提高約20％