设计用于EVS的板载充电器
文章作者:Thomas Lohrmann和Stefan Volkmann
在当今的电动汽车中，需要高功率车载充电器在短时间内为大容量电池组充电。
汽车行业电气化的趋势正在收集速度。这不仅加速了废气排放值的限制，还通过补贴计划来加速。这些车辆的核心元件是电池充电系统，也称为车载充电器（OBC）。使用这些系统，可以在标准家用连接或商业墙上充电电池。
根据车型，可以安装高达22千瓦装载电源的充电系统。可接受的充电时间需要这种高充电电源。在车辆中使用充电器对电子元器件供应商的使用非常高质量的要求。
最大可达22kw - 400vAC.输入，500 V直流由于其高功率密度，输出依赖于电源模块中的半导体解决方案。通过专门为充电器设计的模块，可以实现高系统效率，同时高功率密度。takeEMIPAK 2 b包裹;电源模块的内部结构专门适用于充电应用和汽车行业的要求。
结果，功率模块可以适用于每种发电系统，并且可以在每种情况下使用最新的半导体。用于电触点的压配连接使其非常容易和快速地组装模块。与车辆中的液体冷却系统的直接连接使得能够非常高的功率密度并优化模块的热管理。
图1EMIPAK 2B电源模块用于OBC可以适用于每种产生充电系统。来源：vishay.
在当今的电动车（EVS）中，需要高功率OBC在短时间内向大容量电池组充电。22-kW obcs在340 V范围内使用三相输入电压工作AC.到480 V.AC.输出电压范围为250 ~ 500V，最大电流约为50a。输入级采用t型维也纳整流器，满足谐波和无功功率的要求，但允许充电器在宽输入电压范围内运行。输出电压由带异步整流的隔离谐振变换器控制。
图2t型维也纳整流器实现功率因数校正。来源：vishay.
这里显示的拓扑示例与虚拟零电位一起工作，它允许直流电压分成两个对称的阶段。通过这种方法，可以在主DC/DC级使用650 v的硅mosfet，而不是其他拓扑结构所需的昂贵的1200 v SiC器件。
T型维也纳整流器的使用还实现了所需的功率因数校正（PFC）。然而，这里使用的升压拓扑不能限制充电器启动时发生的高浪涌电流。通过相对大的电容器组稳定设备的DC链路，以支持PFC级和DC / DC转换器的开关操作。根据要求，这里通常使用耐电压铝电解或箔电容器。该浪涌电流必须受到主动保护电路的限制，以防止半导体和电容器的过载。
在这种情况下，晶闸管和PTC热敏电阻的平行连接用作所需的保护电路。热敏电阻的特殊行为 - 在高温下急剧增加电阻，限制输入电流。这确保了充电系统安全地打开。当直流链路电压在所需水平处稳定时，触发两个晶闸管以便将所需的充电功率路由超过PTC电流限制器。
三相电流的有源整流是通过二极管和mosfet的特殊维也纳拓扑来实现的。这个电路纠正了功率因数，防止了电容负载的无功功率造成的损失。此外，稳压整流器可以降低噪声辐射到网络中，从而简化了输入滤波器的设计。
图3该电路图显示了具有异步整流器的隔离谐振转换器。来源：vishay.
充电系统的中心是隔离DC/DC变换器，用于设置高压电池的充电电压。在我们的例子中，维也纳整流器分别在正、负直流环节和虚零电位中使用了两个谐振变换器。它们在输出端并联，为电池提供充电电源。两个谐振变压器由MOSFET h桥驱动，开关频率在150至250 kHz。
这种拓扑结构的挑战是优化所有工作点的两个谐振变压器的电路，以最小化对输入和输出电压的干扰。谐振电容和变压器是电路的核心部件之一。除了高电压和电流稳定性，电容器还必须有非常好的di/dt边缘陡度参数。在输出端，变压器的交流电压由二极管桥进行整流，并由电容器稳定。输出的直流电压然后通过车载电源和电池管理系统为车辆的下一次旅行充电。
电路中使用的半导体可以非常有效地集成到电源模块中，节省了空间。模块的内部设计非常强调最小化任何干扰变量，如电容或电感。在功率模块中集成的无源组件可以进一步优化设计。通过使用功率模块，可以进一步提高充电系统的效率和功率密度，从而缩短电动汽车的充电时间。
本文最初发布经济日报。
Thomas Lohrmann是Vishay Intertechnology的Fae汽车欧洲经理。
Stefan Volkmann是Vishay Intertechnology的高级领域应用工程师。
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