車載充電器（OBC）是電動(dòng)汽車（EV）和混合動(dòng)力電動(dòng)汽車（HEV）的重要組成部分。車載充電機(jī)(OBC)為電動(dòng)汽車(EV)的高壓直流電池組提供了從電網(wǎng)充電的關(guān)鍵功能。當(dāng)將電動(dòng)汽車通過合適的充電線連接到充電樁時(shí)，OBC就會(huì)開始充電。

電動(dòng)汽車的 OBC 設(shè)計(jì)需要高功率密度和效率最大化，以充分利用電動(dòng)汽車空間并最小化重量。雙向 OBC 由一個(gè)雙向 AC/DC轉(zhuǎn)換器組成，通常是一個(gè)功率因數(shù)校正（PFC）電路，后面則跟著一個(gè)隔離的雙向 DC/DC 轉(zhuǎn)換器。如圖所示。

典型OBC架構(gòu)圖

隨著電動(dòng)汽車的市場(chǎng)份額不斷增加，每輛車的電池裝機(jī)容量也在增加，消費(fèi)者還要求為大容量電池提供更快的充電時(shí)間。配備足夠電池容量的電動(dòng)汽車將有可能充當(dāng)儲(chǔ)能系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)在各種場(chǎng)景下的放電功能，如家庭用電、車輛到電網(wǎng)的饋電，或是進(jìn)行車輛到車輛充電。因此，OBC 正在從單向拓?fù)涞诫p向拓?fù)滢D(zhuǎn)變，采用雙向 OBC 提高系統(tǒng)效率是一種普遍趨勢(shì)。

另外，針對(duì)高性能的電動(dòng)汽車，電池工作電壓將逐漸從 400 V 增加到 800 V。隨之帶來的就是傳統(tǒng)的SI MOS管已不能滿足需求，而IGBT的工作頻率又不能滿足開關(guān)電源的高頻需求。因此，各大新能源車廠逐漸將目光聚焦在SiC MOS上。

一般OBC前級(jí)PFC采用圖騰PFC拓?fù)?，圖騰柱 PFC 包含兩個(gè)以不同頻率工作的半橋，高頻部分（S1~S4）采用650V的SiC MOS，工頻部分（S5~S6）采用SI MOS或IGBT。高頻橋臂進(jìn)行升壓、整流，以高頻率切換。低頻橋臂主要對(duì)輸入電壓進(jìn)行整流，在 50/60 Hz 的頻率下切換。

單向 OBC 中的 DC/DC 轉(zhuǎn)換器通常是 LLC 諧振轉(zhuǎn)換器，但這是一種單向拓?fù)?，在反向放電工作模式下，轉(zhuǎn)換器的電壓增益受到限制，從而降低了其性能。因此，下圖中的雙向 CLLC 諧振轉(zhuǎn)換器更適合 DC/DC 級(jí)，因?yàn)樗诔潆姾头烹娔Ｊ较露冀Y(jié)合了高效率和寬輸出電壓范圍。而DC-DC這級(jí)原邊常采用650V的SI MOS，副邊高壓輸出常采用1200V SiC MOS。    

隨著SiC MOS管的大量使用，在開關(guān)過程中會(huì)出現(xiàn)尖峰，這與電壓電流的瞬態(tài)變化以及寄生參數(shù) (電感、電容) 有關(guān)，特別是針對(duì)高頻開關(guān)。在SiC MOS開通過程中，伴隨很大的電壓瞬變，即dv/dt，從而在寄生電容中產(chǎn)生大的位移電流Cdv/dt，形成電流尖峰；在MOS關(guān)斷過程中，通道內(nèi)產(chǎn)生電流瞬變di/dt， 瞬變電流在寄生電感端產(chǎn)生尖峰電壓U=Ldi/dt。

因此，根據(jù)公式u=Ldi/dt，在削減尖峰時(shí)我們可以相應(yīng)從這幾個(gè)方面進(jìn)行考慮：

MOSFET關(guān)斷前的電流

開關(guān)速度

電路中電感（包括寄生電感）

針對(duì)OBC的這些應(yīng)用需求，隔離驅(qū)動(dòng)比非隔離驅(qū)動(dòng)，在傳輸延時(shí)，可靠性，尺寸方面都存在很大的優(yōu)勢(shì)。并且在系統(tǒng)成本，器件集成度上都會(huì)有很明顯的改善。因此，榮湃推出了雙通道隔離驅(qū)動(dòng)Pai8233系列來滿足這些需求。如下是榮湃雙通道隔離驅(qū)動(dòng)在OBC上的典型應(yīng)用框圖。

在OBC的應(yīng)用中，當(dāng)非理想的PCB 布局和長(zhǎng)封裝引線引入寄生電感時(shí)，開關(guān)期間開關(guān)管的柵-源極電壓會(huì)因?yàn)楦遜i/dt 和dv/dt 而產(chǎn)生高振鈴。如果振鈴超過開關(guān)管的柵極閾值電壓，則存在意外接通和直通的風(fēng)險(xiǎn)。在開關(guān)管上施加負(fù)壓是一種將振鈴保持在閾值以下的常用方法。以下是實(shí)現(xiàn)柵極負(fù)壓關(guān)斷的一個(gè)示例。

在二次側(cè)隔離電源上使用齊納二極管構(gòu)造一個(gè)負(fù)電源電壓，為驅(qū)動(dòng)器輸出提供負(fù)壓，讓開關(guān)管實(shí)現(xiàn)負(fù)壓關(guān)斷。

負(fù)壓由齊納二極管電壓設(shè)置，如果隔離電源VDDA 等于25V，關(guān)斷電壓為-5.1 V，開通電壓為25V-5.1V≈20V。

Pai8233性能優(yōu)勢(shì)：

●  每個(gè)輸出可以實(shí)現(xiàn)低至19ns傳播延遲和5ns的最大延遲匹配

●  提供最大4A/8A的拉灌電流能力

●  在SOIC-14寬體封裝中提供5000VRMS隔離

●  100kV/μs和300kV/us的最小共模瞬變抗擾度(CMTI)提高系統(tǒng)魯棒性

●  最大工作電源電壓為25V，而輸入側(cè)則接受3V至5.5V的電源電壓

●  所有電源電壓引腳均支持欠壓鎖定(UVLO)保護(hù)

●  Pai8233 具備的出色功能,適用于高可靠性、高功率密度和高效率的OBC系統(tǒng)。

榮湃半導(dǎo)體成立于2017年，專注于隔離領(lǐng)域芯片的設(shè)計(jì)與研發(fā)，目前，公司已成功研發(fā)并生產(chǎn)出數(shù)字隔離器、隔離驅(qū)動(dòng)、接口、采樣與基準(zhǔn)等產(chǎn)品系列，廣泛應(yīng)用于電動(dòng)汽車、光伏儲(chǔ)能、工業(yè)控制、通訊等領(lǐng)域。

如需獲得更多信息，歡迎訪問榮湃半導(dǎo)體官網(wǎng)www.rpsemi.com或撥打400-679-0809聯(lián)系我們。

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