充电电动汽车

电动汽车快速充电碳化硅

快速充电直流站可以绕过车载充电器 (OBC) 在短短 30 分钟内为电动汽车 (EV) 充电,从而实现快速直接的电池充电。

通过用 Wolfspeed 碳化硅升级产品替换传统的硅元件,直流快速充电器设计可以显著提高系统效率、功率密度和可靠性。这些快速充电器设计通常由堆叠的功率转换块组构成,每个组的功率为 20 kW 至 60 kW。

Wolfspeed WolfPACK™ 碳化硅电源模块

Wolfspeed 碳化硅 (SiC) 电源模块可用更少的元件,以非常高的效率(97.0% 峰值)实现更简单的快速充电电路拓扑,开关频率超过两倍 (45-250 kHz)。更高的频率允许使用更小的磁性元件和电容器,这反过来又使系统更小、更轻、成本更低。

Wolfspeed WolfPACK™ FM3 和 GM3 电源模块非常适合中功率应用,包括 EV 快速充电。

这些模块采用 SiC MOSFET 半桥和六组配置,具有多种 mΩ 选项。这些器件采用无底板设计、紧凑的基底面和压合插针,提供高效、强大的性能,同时保持系统布局直接用于设计和组装过程。

该产品系列包括高性能氮化铝 (AlN) 基底模块,与铝相比,可将热阻降低 50% 以上,并提供高 7 倍的导热率。

R(ON) 在 25°C 产品 SKU 配置 封装 阻断电压
11mΩ CAB011M12FM3 半桥 FM3 1200V
16mΩ CAB016M12FM3 半桥 FM3 1200V
21mΩ CCB021M12FM3 6 组 FM3 1200V
32mΩ CCB032M12FM3 6 组 FM3 1200V
6mΩ CAB006M12GM3 半桥 GM3 1200V
8mΩ CAB008M12GM3 半桥 GM3 1200V
6mΩ CAB006A12GM3 半桥
(AlN 基底)
GM3 1200V
8mΩ CAB008A12GM3 半桥
(AlN 基底)
GM3 1200V

快速充电参考设计:25kW SiC 有源前端 (AFE)

CRD25AD12N-FMC 参考设计展示了 Wolfspeed 的 WolfPACK™ 电源模块应用,创建应用于电动汽车 (EV) 快速充电的双向大功率密度有源前端 (AFE)。

该设计非常适合通过交错多个 25kW AFE AFE,来提升到更高的功率水平。使用带有隔离基底的单个电源模块通过常用的热管理技术简化了系统设计。

完整的堆叠包括: Wolfspeed 模块、Skyworks Si823H-AAWA-KIT 栅极驱动器、散热器、磁性元件、电源 PCB、电压/电流传感器和控制器。

Skyworks 框图

图 1:用于 EV 快速直流充电器的电源转换器简化框图。

AFE 功率级

图 2:具有 Wolfspeed WolfPACK™ 电源模块的 25kW 双向 AC/DC AFE,适用于快速直流充电器设计。

Skyworks Inc. 解决方案

Skyworks 的隔离产品可靠、性能高且坚固耐用。我们的隔离解决方案部署了超过 10 亿个通道,具有十多年的成熟技术,深受全球工业和汽车客户的信赖。

Skyworks 的 Si823Hx 栅极驱动板旨在与 Wolfspeed 的箝位感性负载评估板连接,以对 Wolfspeed WolfPACK™ 模块进行动态测试。

该板具有Si823H2x具有内置死区时间控制和重叠保护的双通道栅极驱动器可安全驱动模块。它还使用带有内置 DC-DC 转换器的 Si88421x 数字隔离器,用于隔离温度反馈,并提供板载隔离栅极电源。用户可配置的栅极电阻器、状态 LED 和测试点使评估和原型开发变得简单而有效。

请获取评估和优化 Wolfspeed WolfPACK™ FM3 和 GM3 碳化硅电源模块开关性能所需的工具。

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