隨著新能源汽車市場的增長，與之配套的充電需求也隨之增長。今年3月4日，中共中央政治局常務委員會召開會議，研究當前新冠肺炎疫情防控和穩定經濟社會運行重點工作，要加快5G網絡、數據中心等新型基礎設施建設進度。新能源充電樁納入新基建，成為國家基礎設施建設的重點。在4月10日的國務院聯防聯辦發佈會上，中國家發展改革委產業發展司副司長蔡榮華表示，從行業協會摸底調查的情況來看，預計今年全年能夠完成投資100億元左右，新增公共樁大概20萬個左右，新增私人樁大概能超過40萬個，公共充電站達到4.8萬座。藉助新基建帶來的機遇，充電樁市場建設速度有望加快。
圖源：21世紀經濟報道
目前的新能源汽車充電方式有兩類：“快充”和“慢充”，“慢充”需要交流充電樁，“快充”則需要直流充電樁，而為了獲得更好的充電體驗，兼容更多的充電場景，“快充”方案越來越多的得到市場的關注。作為“快充”方案直流充電樁的重要組成部分——充電模塊，越來越面對來自效率性能、運維成本、功率密度等多方面的壓力。
作為一種典型的電力變換裝置，很多廠商都參與到這個市場的角逐， 目前，由於直流充電樁所接入的市電，多數為三相電，所以充電模塊也多匹配於三相輸入。主流的充電模塊一般為“前級PFC+後級DC-DC”的電路結構。對於前級PFC而言，針對三相輸入，絕大部分廠家都採用VIENNA結構或基於VIENNA的變種結構。對於後級DC-DC而言，多采用移相全橋或LLC以及基於其的變種結構。
泰科天潤面對充電模塊等客戶對於效率性能、運維成本、功率密度等多方面的需求，基於現行的各種拓撲，量產了1200V多種封裝形式的SiC二極管系列產品，見表1。針對其他應用也有1200V2A/3A/5A/8A/10A/50A TO252/TO263/TO220AC/TO247等電流產品對應。
表1 泰科天潤1200V系列產品選型表 備註：*單隻腳
一、拓撲
推薦使用泰科天潤1200V系列SiC二極管產品的充電模塊拓撲：
● 前級PFC拓撲
01 三相三線制三電平VIENNA（主流選擇）：
02 兩路交錯並聯三相三線制三電平VIENNA：
03 單路交錯式三相三線制三電平VIENNA：
● 後級DCDC拓撲
01 兩組交錯式並聯二電平全橋LLC：
02 三電平全橋移相ZVS：
03 三電平全橋LLC：
04 兩組交錯式並聯二電平全橋移相ZVZCS：
從上述內容可以看出，SiC二極管一般應用於直流充電樁的充電模塊產品中，作為VIENNA PFC的高頻二極管和DC-DC次級整流二極管。
二、選擇
01 前級PFC選擇
從經濟角度來看，全SiC 的VIENNA PFC方案，成本仍較高，現階段不是一個合理的選擇；傳統前級PFC方案中由於1200V Si的快恢復二極管特性較差，可以考慮用反向恢復特性更好的SiC二極管替換，與Si MOSFET配合使用，可同時降低高頻二極管與Si MOSFET的溫升，提升VIENNA PFC的性能；
02 後級DC/DC選擇
■ 對於移相全橋技術方案的DC/DC變換器，由於次級整流二極管存在反向恢復的工況，無論是1200V還是650V規格，應用SiC二極管均可大大優化整流二極管的關斷損耗，提升DC/DC的性能。
■ 對於LLC技術方案的DC/DC變換器，由於輸出整流二極管開關狀態較優，在輸出拓撲串聯的方案，用600/650V超快恢復二極管即可滿足損耗/效率的要求；對於輸出並聯的方案，由於1200V的Si的快恢復二極管特性較差、導通壓降也較高，選用性能更優的SiC二極管進行替換後，在通態損耗和開關損耗上均有提升，可提高DC/DC的性能。（如附錄1所示）
三、附錄：兩電平全SiC LLC變換器效率測試：
● 測試目的：
評估碳化硅二極管在兩電平全SiC LLC變換器中應用；
● 測試設備：
PA5000H 功率分析儀；可編程交流電源；乾式電阻負載櫃；
● 測試平臺：
兩電平全SiC LLC變換器測試平臺；
● 開關頻率：
150kHz-400kHz；
● 測試條件：
輸入電壓800VDC，輸出電壓750VDC，工作溫度25℃；
● 應用器件：
G5S12030B（1200V/30A SiC二極管雙管並聯）；
● 電路原理：
● 測試場景：
● 測試數據：
● 效率曲線：
閱讀更多 泰科天潤半導體 的文章
