电动车充电拓扑结构,DC-DC拓扑结构-KIA MOS管

电动车充电拓扑结构

AC-DC拓扑结构

1.三相PFC升压拓扑

T-NPC（T型中性点钳位）：3级架构，使用1200V整流器，中性点路径含650V开关背对背结构。

6开关双向架构：通过开关替代二极管实现双向操作，适用于高功率场合（如15kW以上），可降低导通损耗。

I-NPC（隔离型中性点钳位）：3级架构，可完全使用650V开关实现，提升系统可靠性。

2.碳化硅（SiC）

SiC MOSFET模块（如1200V/10mQ）成为高功率（215kW）场景的首选，兼具低导通电阻和模块化优势。

DC-DC拓扑结构

1.全桥LLC谐振转换器

初级实现零电压开关（ZVS），次级在谐振频率附近效率峰值可达98%，适用于高功率需求场景。

2.全桥移相双有源桥（DAB）

采用零电压过渡（ZVT)技术，通过相位控制实现双向能量传输，适用于车载V2L/V2G功能。

3.集成式设计

OBC+DC-DC二合一集成、三合一集成（含PDU）等，可优化空间并提升系统效率。

DC-DC拓扑结构

全桥LLC谐振

LLC转换器在初级端实现了零电压开关（ZVS），同时在谐振频率及以下--在次级端实现了零电流开关（ZCS）从而在谐振频率附近产生了非常高的峰值效率。作为一个纯粹的频率调制（FM）系统，当系统工作点偏离谐振频率时，这可能是需要宽输出电压操作时的情况，LLC的能效就会下降。然而，先进的混合调制方案使今天的脉冲调制（PWM）与调频相结合，限制了最大频率失控和高损耗。不过，这些混合实现方式还是给已经有时很麻烦的LLC控制算法增加了复杂性。此外，并联的LLCs转换器的电流共享和同步也不是件容易的事。一般来说，当有可能在相对较小的电压范围内工作时，和/或当具备实施结合调频和PWM的先进控制策略的开发技能时，LLC是一种难以超越的设计。它不仅可以提供最高的能效，而且从各个角度看都是一个非常全面的解决方案。LLC可以作为CLLC以双向形式实现，这是另一种复杂的拓扑结构。

全桥移相双有源桥（DAB）零电压过渡（ZVT）转换器

带有次级同步整流拓扑结构的DAB-ZVT转换器也非常典型。这些都是用PWM工作，一般来说，需要比LLC转换器更简单的控制。DAB可以被认为是传统的全桥移相ZVT转换器的演变，但漏电感器在初级端，这简化了繁琐的次级端整流，减少了二次开关或二极管的必要额定击穿电压。由于实现了ZVT，这些转换器可以在很宽的输出电压范围内提供稳定的高能效。这对于支持800 V和400 V电池电压水平的充电器来说是个方便的因素。DAB的PWM工作带来了好处。首先，它倾向于使转换器的电磁干扰（EMI）频谱比调频系统中的更紧密。此外，用固定的开关频率，系统在低负载时的行为更容易解决。通过同步整流，DAB是一种双向的原生拓扑结构，是快速电动汽车充电器的最通用的替代方案和合适的解决方案之一。

全桥移相ZVT转换器

对于单向操作，传统的全桥移相ZVT仍然是一个可用的选择，但渗透率越来越低。这种拓扑结构的工作与DAB类似，但位于次级端的电感器在整流中带来一个显著的差异。电感器在二极管上设置了高的反向电压，这将与占空比成正比和反比，因此，根据工作条件，二极管上的反向电压可能超过输出电压的两到三倍。这种情况在高输出电压的系统中（如电动车充电器）可能具有挑战性，通常多个次级绕组（具有较低的输出电压）被串联起来。这样的配置并不那么方便，特别是如果考虑到功率和电压的额定值，不同的拓扑结构含单一输出将提供相同或更好的性能。

SiC-模块代表了上述DC-DC电源转换级中全桥的一个非常合适和常见的解决方案，功率高于15 kW。更高的频率有助于缩小变压器和电感器的尺寸，从而缩小整个解决方案的外形尺寸。

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