车载充电机是电动汽车的核心部件,其功能是按照电池管理系统的指令,动态调节充电电流和电压参数,完成电动汽车的充电过程。作为一款电力电子设备,车载充电机功率电路主要由AC-DC和DC-DC电路组成。如图所示:
车载充电机充电框图
传统的Si器件由于其耐压和开关频率的限制,已经不能满足车载充电机日益增长的性能需求,而高耐压、低损耗且具有高速开关特性的SiC器件,正逐步取代Si器件,成为车载充电机的主流应用。
下面我们以6.6kW车载充电机为例,介绍基本半导体的SiC肖特基二极管B2D40120HC1在充电机AC-DC和DC-DC电路中的应用:
1、AC-DC电路
车载充电机输入电压通常为交流220V,AC-DC可采用无桥PFC拓扑电路,在提高功率因数的同时,可得到宽范围(400~800V)的母线电压,如下图所示:
SiC二极管在无桥PFC电路应用
2、DC-DC电路
车载充电机出于安全性的考虑,要求充电桩与电池实现电气隔离,这就需要采用隔离变压器实现能量传递。目前,常用的拓扑结构为LLC谐振,如下图所示:
SiC二极管在LLC电路的应用
在上述PFC电路和LLC电路中,二极管的导通损耗和开关损耗越小、反向漏电流和反向恢复时间越小,开关频率就可以做到更高。反向耐压越高,工作电压选择就可以更高,效率也就越高。
基本半导体的SiC肖特基二极管B2D40120HC1,实现了Si快恢复二极管无法实现的极短的反向恢复时间(trr接近于零),反向恢复电流≤5uA(Vr=1200V,Tj=25℃时),耐压高达1200V,结温最高175℃。可有效降低开关损耗、提高开关频率,对车载充电机减小发热量、提高工作电压、能量密度以及效率至关重要。
此外,B2D40120HC1可与市面上科锐C4D40120D、罗姆SCS240KE2、英飞凌IDW40G120C5B、意法半导体STPSC40H12CWL、安森美FFSH40120ADN-F155等众多的品牌器件直接进行兼容替换使用,保证性能。
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