车载充电器的发展情况和解决方案

随着电动汽车的销售量攀升，车载充电器（OnBoardCharger，OBC）的市场需求也随之提升，吸引厂商投入车载充电器的开发，成为当前最热门的产品应用。本文将为您介绍车载充电器的发展概况，以及安森美半导体（ONSemiconductor）所推出的相关解决方案。

OBC为电动汽车提供源源不绝的动力

电动汽车已经成为民众购车时的重要选项，主要考虑到电动汽车本身不排放污染大气的有害气体，加上由于电力可以从多种一次性能源获得，如煤、核能、水力等，解除人们对石油资源日见枯竭的担心。不过，电动汽车的单趟行驶距离、充电桩的数量、充电速度等问题，仍是让许多购车者对电动汽车举足不前的原因。想要解除电动汽车购买者的忧虑，首先便得从改善充电设备来着手。

插电式混合动力／电动汽车（xEV）必须采用高压电池子系统来进行外部充电，其中一些内置于车辆本身（车载充电器，简称OBC），而其他则置于外部，并可以通过有线连接（固定充电器）或通过无线能量传输（无线充电器）来进行集成。

插电式混合动力汽车（PHEV）则直接配备有OBC，来负责为电池充电。这些充电器直接内置于PHEV本身，因此必须高效且轻巧。它们具有各种功率级别，直接与电池充电时间相对应。充电器的功率水平与交流电源输入（120VAC、240VAC、三相等）的可用功率成正比。最流行的OBC功率水平为3.3kW、6.6kW、11kW和22KW，每个都对应于不同的通用AC功率水平。

由于OBC完全是高压系统，因此最常用的半导体器件是IGBT、超结MOSFET和SiC半导体。典型的充电器包括许多级联级，包括输入整流、功率因数校正、DC-DC转换、隔离、输出整流和输出滤波。

完整解决方案满足OBC多样需求

在OBC的设计上，需要用到多种器件，包括碳化硅（SiC）MOSFET、门驱动器、IGBT、MOSFET模块、IPM、控制器等。在电源解决方案在业界居于领导地位的安森美半导体，便推出相对应的产品来满足OBC应用的需求。

在此推荐两款适用于大功率OBC的碳化硅（SiC）MOSFET，分别是支持N通道、1200V、80mΩ，采用TO247−3L封装的NVHL080N120SC1，以及支持N通道、1200V、20mΩ，采用D2PAK−7L封装的NVBG020N120SC1。这两款碳化硅（SiC）MOSFET均使用了全新技术，能够提供卓越的开关性能，且比硅具有更高的可靠性。另外，低导通电阻和紧凑的芯片尺寸，可确保低电容和低门极电荷。因此，系统将拥有最高效率、更快的运行频率、提高了功率密度、降低了EMI，以及减小了系统尺寸等优点。

NVHL080N120SC1支持额定1200V，在Vgs为20V、Id为20A时，最大RDS（on）为110mΩ，典型的RDS（on）则仅有80mΩ，具有高速开关和低电容，通过100%的UIL测试，符合AEC-Q101的汽车标准，为无铅且符合RoHS要求的器件。NVHL080N120SC1可以应用在电动汽车／插电式混合动力汽车用的DC/DC转换器、汽车车载充电器与汽车辅助电机驱动。

NVBG020N120SC1支持额定1200V，在Vgs为20V、Id为60A时，最大RDS（on）为28mΩ，具备高速开关和低电容，通过100%UIL测试，器件符合RoHS要求，并符合AEC-Q101的汽车标准，为汽车级器件，可应用于电动汽车／插电式混合动力汽车用的DC/DC转换器与汽车逆变器。

此外，安森美半导体还有一系列的产品适用于OBC应用，包括用于汽车SiCMOSFET的驱动器，支持低侧、单6A高速开关的门驱动器－NCV51705，以及具有内部电流隔离，支持隔离式大电流、高效率IGBT栅极驱动器－NCV57001，还有FAN3224TU_F085低侧栅极驱动器，可支持双通道4A高速开关。

安森美半导体可以提供丰富的优化成本IGBT方案用在OBC领域，650VFS4的高速版本系列比如D2PAK封装AFGB30/40T65SQDN，以及TO247-3L插件封装AFGHL40/50/75T65SQD，同时还可提供AFGHL50T65SQDC集成了50AFS4IGBT及20ASiCDiode的混合型器件，均适用于OBC应用。MOSFET模块则有FAM65CR51DZ2，可用于多相和半无桥PFC的功率集成模块（PIM）升压转换器级，以及FAM65HR51DS可用于LLC和相移DC-DC转换器的功率集成模块（PIM）MOSFETSJH桥。

安森美半导体还有推出FAM65V05DF1智能功率模块（IPM），可支持IGBT逆变器650V、50A。在控制器方面，则有NCV3843BV电流模式PWM控制器、NCV1362汽车类初级侧PWM控制器，用于低功耗离线SMPS，以及NCV1060/63用于低功耗离线SMPS的汽车高压开关。

结语

安森美半导体是电源解决方案的领导者之一，针对OBC应用推出了多样化、完整的产品线，可针对不同的规格与需求，提供相关的器件与解决方案。目前正是电动汽车市场起飞的阶段，相关的应用需求也正在快速攀升，相信您绝对不想错过这个抢占商机的大好机会。