【導讀】便捷高效的充電能力是所有純電動汽車 (BEV) 成功的關鍵。充電的地方越多，充電的速度越快，大眾就越有可能購買 BEV，而非燃油車。

但是
，要讓設計的電動汽車快速充電樁緊湊、高效且可靠
，並非易事。除了實際的轉換電路外
，硬件保護技術也必不可少，需要設計人員對多種“假設”場景進行分析。方案包括使用由無源 RC 網絡和阻斷組件構成的緩衝器。

圖 1：安森美 (onsemi) 基於 25kW SiC 模塊的直流快充係統

過壓和/或(huo)過(guo)流(liu)始(shi)終(zhong)是(shi)個(ge)令(ling)人(ren)擔(dan)憂(you)的(de)問(wen)題(ti)

，需(xu)要(yao)對(dui)功(gong)率(lv)半(ban)導(dao)體(ti)加(jia)以(yi)保(bao)護(hu)，確(que)保(bao)它(ta)們(men)不(bu)會(hui)受(shou)損(sun)。一(yi)種(zhong)做(zuo)法(fa)是(shi)添(tian)加(jia)具(ju)有(you)指(zhi)定(ding)閾(yu)值(zhi)和(he)遲(chi)滯(zhi)的(de)電(dian)壓(ya)比(bi)較(jiao)器(qi)，它(ta)會(hui)在(zai)過(guo)壓(ya)時(shi)阻(zu)斷(duan)柵(zha)極(ji)驅(qu)動(dong)器(qi)。

過流問題更具挑戰性，但安森美的NCD57000具有過流去飽和保護 (DESAT) 功能，可以解決這個問題

，而且對 BOM 和產品成本幾乎沒有影響。

圖 2：NDC57000 隔離型大電流和高效率 IGBT 柵極驅動器具有內部電氣隔離功能。

諸如此類的硬件保護在測試和調試期間尤為重要，特別是在啟動階段，此時最有可能發生意想不到的開關操作。

NCD57000 用於功率因數校正 (PFC) 級，以保護 SiC 功率集成模塊 (PIM)。測試方法用於評估 DESAT 動作電流閾值，這也是功能測試前必不可少的步驟。DC-Link電容用於提供所需的高峰值動作電流

，它將脈衝注入柵極，導通模塊，然後對動作進行 DESAT 保護，如圖 3 所示。

圖 3：DESAT 保護測試

這個測試可以將理論值與實際值進行比較，從而對設計做出調整。

NCD57000 也可以用於主雙有源橋 (DAB) DCDC 轉(zhuan)換(huan)器(qi)
，依(yi)靠(kao)壓(ya)降(jiang)來(lai)監(jian)控(kong)電(dian)流(liu)水(shui)平(ping)。但(dan)這(zhe)種(zhong)方(fang)法(fa)容(rong)易(yi)受(shou)到(dao)器(qi)件(jian)特(te)性(xing)的(de)影(ying)響(xiang)。雖(sui)然(ran)資(zi)料(liao)手(shou)冊(ce)包(bao)含(han)了(le)一(yi)些(xie)信(xin)息(xi)，但(dan)幾(ji)乎(hu)始(shi)終(zhong)需(xu)要(yao)進(jin)行(xing)原(yuan)型(xing)驗(yan)證(zheng)。

圖 4：PFC 級（左），DAB 級（右）

還有一種方法是在原型設計之前執行仿真，以便更準確地設置參數。它允許以非破壞性的方式仿真並分析初級和次級短路效應，展示 DESAT 保護的增強功能，在輸出電壓範圍高達 200-1000V 時，為 DCDC 級設計人員提供寬工作電壓範圍方案。

SiC 技術的一大優勢是它能夠在高頻率下運行。但這也說明，快速的 dv/dt會對 25kW 快(kuai)速(su)充(chong)電(dian)樁(zhuang)的(de)物(wu)理(li)布(bu)局(ju)產(chan)生(sheng)影(ying)響(xiang)。因(yin)此(ci)
，必(bi)須(xu)優(you)化(hua)布(bu)局(ju)，盡(jin)可(ke)能(neng)降(jiang)低(di)寄(ji)生(sheng)電(dian)感(gan)，特(te)別(bie)是(shi)在(zai)電(dian)源(yuan)走(zou)線(xian)中(zhong)。此(ci)外(wai)，多(duo)個(ge)點(dian)需(xu)要(yao)通(tong)過(guo)緩(huan)衝(chong)電(dian)路(lu)來(lai)最(zui)大(da)限(xian)度(du)地(di)減(jian)少(shao)過(guo)衝(chong)和(he)振(zhen)鈴(ling)，防(fang)止(zhi)造(zao)成(cheng)損(sun)壞(huai)並(bing)產(chan)生(sheng) EMI 問題。

圖 5：布局是電動汽車充電樁等 SiC 高功率設計的關鍵

係統級控製是另一個重要方麵。25 kW 快速充電樁在 PFC 和 DAB zhongjuyouduogebihuankongzhiqi，yongyukongzhibianyaqiyouyuancitongpinghenghechujidaocijixiangyidengcanshu
，congerkongzhishuchudianyahedianliu。zhefangmiandetiaozhanzaiyuruheweimeigehuanluxuanzezengyi，rangzhenggexitongbuhuibiandebuwending。

由於測試需要高功率設備
，設計人員通常會在工作台上構建一個環回裝置，包括兩個 PFC 級和一個 DAB ji
，yibianzaishoukongtiaojianxiajinxinganquanceshi。huanhuiceshiyeshiyongyudaguimoshengchandelaohuaceshijieduan，yongyuhuishoubeiceshebeidenengliang，congerjieshengdaliangzhizaochengben
，zhulishixianshijieditanpaifangdeyuanjing。

安森美編製了一份技術白皮書，詳細分析了為超快速電動汽車充電樁設計和調試 25 kW 直流快充模塊時所麵臨的挑戰。白皮書中包含了可以使用的實用方法建議
，並列舉了在此過程中學到的各種技巧和經驗總結。

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