【选型】不同功率的充电桩设计方案全攻略

2017-01-16 世强 honglei

【摘要】电动汽车充电桩作为电动汽车的能量补给装置,充电时间和寿命是关系到其性能的最关键因素。这就对充电桩的充电效率提出了要求。本文针对两电平15KW SIC充电桩的解决方案进行了分析,同时简述了其他功率的充电桩设计方案。

两电平15KW SIC充电桩的方案简介
两电平15KW SIC充电桩方案拓扑仍与主流拓扑结构一致,如图1所示,采用VIENNA整流升压(AC/DC)+全桥LLC逆变+整流,最终输出直流电给电动汽车充电,其核心技术卖点在全桥LLC逆变电路采用1200V SIC MOSFET做两电平H桥(4颗MOS)替换CoolMOS三电平全桥(6颗MOS),可实现更小的体积和更高的效能,同时两电平控制比三电平简单,不但能降低系统成本,还可缩短研发周期。


图1:两电平15kw SIC充电桩方案拓扑


逆变电路最低损耗:全桥LLC+SIC MOSFET
全桥LLC软开关技术配上零损耗的SIC MOSFET可将损耗降到最低,电路如图2所示,而SIC MOSFET推荐CREE的全新C2M系列 SIC MOSFET,在低导通电阻下具有高阻断电压,便于并联使用,非常容易驱动。具体型号推荐选用漏源电压为1200V的SIC MOSFET,型号为C2M0025120D。该型号SIC MOSFET连续续流电流在常温下为90A,在100℃时候为60A,用于15KW的EV charger的DC/DC上,比传统的SI材料的IGBT在开关损耗上降低很多,如图3所示,使逆变器的整体效率提上到一个较高的层次。


图2:全桥LLC ZVS谐振DC/DC转换(两电平)


图3:传统的SI材料IGBT和SIC MOSFET开关波形


其他功率的充电桩设计方案如何设计呢?
1)如做更低功率的10KW、12KW充电模块,可以选用4pcs 80mΩ的SIC MOSFET做H桥,推荐型号为C2M0080120D 1200V/20ARDS(on)=80mΩ。如想更好的散热,可选用8pcs 160mΩSIC MOSFET,推荐型号为C2M0160120D 1200V/11A,RDS(on)=160mΩ。


2)如做15KW~20KW的充电模块,推荐用8pcs 80mΩ的SIC MOSFET实现。
为便于设计者更直观的看到如上推荐的SIC MOSFET型号设计参数,提供如下表1供设计者选型使用。


表1:CREE C2M SIC MOSFET主要型号技术参数对照表

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