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新能源汽车快速充电方案

针对于需要高效,高功率密度和高可靠性的充电桩应用,Wolfspeed推出了1000V/65mohm/TO-247-4L的SiC Mosfet,并开发了20KW两电平高频PFC和20KW全桥LLC谐振隔离变换器,如下是详细介绍:
1,20KW 两电平高频PFC
本方案利用新一代1000V/65mohm/TO-247-4封装SiC Mosfet(C3M0065100K)实现了20KW两电平高频PFC,如下图所示。

相对比于使用Si CoolMosfet的三电平Vienna PFC方案,由于碳化硅的高阻断电压, 快速开关及低损耗等特点,SiC MOSFET具有以下明显的优势:

 • 高阻断电压可以简化拓扑设计,电路从复杂三电平Vienna变为两电平全桥电路,提高可靠性;
 • 与Si CoolMosfet的三电平Vienna PFC方案具有近似的BOM成本;
 • 与Si CoolMosfet的三电平Vienna PFC方案具有近似的功率密度;
 • 评估结果显示,20KW两电平高频PFC的效率比三电平Vienna PFC方案高出1%;
 • SiC Mosfet容易实现能量的双向传输;

2,20KW 全桥 LLC 谐振隔离变换器
本方案利用新一代 1000V/65mohm/TO-247-4 封装 SiC Mosfet(C3M0065100K)实现了高频 LLC 谐 振全桥隔离变换器,如图所示。

由于碳化硅的高阻断电压, 快速开关及低损耗等特点, 高压输入隔离 DC/DC 变换器的拓扑可 以得到简化(从原来的三电平 LLC 简化为传统全桥拓扑)。SiC MOSFET 在软开关桥式上具有以 下明显的优势:

  • 高阻断电压可以简化拓扑设计,电路从复杂三电平  LLC  变为两电平全桥电路,提高可靠性;
  • 低寄生电容如输入电容(Ciss),输出电容(Coss)及反向传输电容(Crss),使得器件快速开关, 从而减少关断损耗,开关表现更好并适合用于更高频开关变换器;
  • 体二极管具有极低反向恢复时间(trr)及反向恢复电荷(Qrr)从而降低二极管开关损耗及噪 声,便于实现宽范围工作,对于桥式电路来说(特别当 LLC 变换器工作在高于谐振频率的时 候),这个指标非常关键,它可以减小死区时间以及体二极管的反向恢复带来的损耗和噪 音,便于提高开关工作频率。
  • 较短的导通(tdon)及关断(tdoff)延迟时间和低 Qrr 能承受更短死区时间;
  • 较低栅极总电荷(Qg)在高频应用上得到更低栅极开关驱动损耗;

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