基于上海贝岭产品的直流充电桩解决方案

01概述

图1 V2G示意图

随着电动汽车的普及，市场对高效率、快充基础设施的需求日益紧迫。新一代电动车续航与电池容量不断提升，亟需配套快速直流充电方案。

V2G（车辆到电网）技术进一步拓展了充电设施的功能边界，可将电动汽车电池电能回馈至电网，在用电高峰时提供支持。为实现这一功能，充电桩需集成双向转换器，使电动车不仅能充电，还能参与电网调节，提升电网对间歇性可再生能源的接纳能力。

02充电桩电路拓扑

图2 充电桩电路拓扑图

直流充电桩分为前级AC/DC电路和后级DC/DC电路。交流/直流级（也称为 PFC 级）是电动汽车充电站中的第一级功率转换。它将来自电网的输入交流电源 (380– 415VAC) 转换为大约 800V 的稳定直流链路电压。前级拓扑主要有Vienna PFC和T 型 NPC PFC。

直流/直流级是电动汽车充电站中的第二级功率转换。它将 800V 的传入直流链路电压（对于三相系统）转换为较低的直流电压，以便为电动汽车的电池充电。后级电路拓扑主要有LLC电路和双有源桥。

03上海贝岭IGBT技术特点

贝岭IGBT7 平台采用先进的沟槽场截止（T-FS）技术制成。充电桩应用开关频率较高，BLG80T65FDK7以较低的Vce(sat)和开关损耗，能降低充电器热量损耗提高效率。该器件在25℃和175℃下的trade-off曲线表现更优，体现出其在导通损耗与开关损耗之间的良好平衡，为高功率密度充电桩设计提供了理想的半导体解决方案。

产品特点：

① 高开关频率

② 产品耐压高

③ 低饱和压降VCE (sat)，VCE (sat)呈正温度系数，易于并联使用。

④ 开关性能优化，低栅极电荷（Qg），低开关损耗

⑤ 漏电小

⑥ HV-H3TRB加严可靠性验证，保证极端运行环境下使用寿命

⑦ 符合175℃结温的工业级考核标准

3.1低开关损耗

在充电桩应用中，开关频率在20KHz—50KHz左右，其开关频率越高，开关损耗占比越高。在25℃和175℃条件下，我司BLG80T65FDK7产品Eon、Eoff和总损耗Ets均优于竞品H5系列。低开关损耗可提高充电桩系统的整体效率，并减轻散热负担，提高可靠性。

图3 IGBT开关损耗对比图

3.2低饱和压降Vce(sat)

在温度25℃下，我司BLG80T65FDK7的Vce(sat)比竞品H5系列小16%左右。在温度175℃下，我司BLG80T65FDK7的Vce(sat)比竞品H5系列小14%左右。饱和压降明显优于竞品，有利于降低导通损耗。Vce正温度系数有利于单管并联使用，有利于两个IGBT的电流和温度达到一个动态平衡状态，从而避免了“电流集中”到某一个器件上导致过热损坏。

图4 Vcesat对比图

3.3低漏电流Ices

 

图5 BV曲线

常温25℃条件下，我司BLG80T65FDK7的BV曲线和竞品一致；高温175℃条件下，我司BLG80T65FDK7的漏电远小于竞品。对于充电桩这类要求持续高负荷运行的设备而言，BLG80T65FDK7较小的漏电特性可提高系统能效和稳定性。

04上海贝岭SiC MOS技术特点

BLC16N120是一款N沟道增强型平面SiC MOSFET，采用第二代平面栅技术，具有低导通电阻、低电容、低栅极电荷、高开关频率和低开关损耗等优越性能。随着我国新能源汽车的发展，高转化效率、高功率密度的SiC MOSFET器件成为未来发展的必然趋势。本产品通过其创新性结构设计，可推动充电桩高效一体化高质量发展。

产品特点：

① 高开关频率

② 低导通损耗，低导通电阻

③ RDS(ON)温升系数

④ 低开关损耗

⑤ 低Crss，可进一步提高系统效率

⑥ 高Cgs设计，可抑制高速开关过程中的过冲现象

⑦ HV-H3TRB加严可靠性验证，保证极端运行环境下使用寿命

⑧  符合175℃结温的工业级考核标准

4.1低RDS(ON)温升系数

在温度25℃下，我司BLC16N120的Rdson与竞品C，R，I，Z相同。在温度175℃下，我司BLC16N120的Rdson 为22.4mΩ，比竞品C，R，I，Z低15%—45%左右。我司BLC16N120在175℃时Rdson为常温1.45倍，温升系数低，易于高功率密度并联使用，可降低充电桩系统温升。

图6 Rdson曲线

4.2低HDFM

图7 HDFM

，是一个用于评估功率开关器件综

合损耗的重要因数。该指标用于衡量器件的导通损耗和开关损耗，其数值越小，通常意味着器件在实际应用中的整体效率越高。我司BLC16N120的HDFM与竞品I相当，远低于竞品C，R，Z。

4.3高抗串扰能力

图8 Cgs/Cgd

对于充电桩高效率功率变换器而言，器件的抗串扰能力是系统鲁棒性与可靠性的核心指标。栅源电容与栅漏电容的比值（Cgs/Cgd）是衡量器件抗串扰能力的一个重要参数。该比值越大，通常表征器件的抗串扰能力越强。在全桥的拓扑结构中，器件具有高抗串扰能力，抵御桥臂直通风险的能力较强。

05直流充电桩贝岭选型方案

为全面支持不同功率等级的充电桩设计，上海贝岭提供了覆盖650V与1200V电压等级的系列化半导体解决方案。该方案包含功率器件与关键IC芯片，为充电桩系统提供从功率转换到控制管理的完整技术支撑。功率器件包括高效IGBT、SiC MOS以及用于辅助电源的Planar MOS，满足主功率单元对高效率、高可靠性的要求。具体型号请参考表1。IC芯片具体型号参考表2。

表1 功率器件选型表

表2 IC芯片选型表