充电岁月是消费者和企业评估置备电动汽车 (EV)的一个紧要商讨要素。为了缩短充电岁月，业界正转向采用

　　为了达成更疾的充电速率、适配更高的电动汽车电池电压并进步整个能效，DCFC务必正在更高的电压和功率水准下运转。这给 OEM 带来了挑拨，务必计划出一种不妨优化出力，同时不影响牢靠性和太平性的架构。

　　DCFC 集成了多种器件，席卷用于辅帮电源、感测、电源执掌、毗连和通讯的器件。别的，为了知足各式电动汽车陆续成长的充电需求，务必采用矫捷的造作本领，这也使计划变得愈加繁复。

　　图2显示了互换充电和直流充电之间的分别。对待互换充电（图 2 左侧），车载充电器 (OBC) 插入圭臬互换插座。OBC 将互换电转换为得当的直流电为电池充电。对待直流充电（图 2 右侧），充电桩直接给电池充电。

　　目前电动汽车的 OBC 依赖互换充电，最大额定功率为 22 kW。直流充电绕过了 OBC，直接向电池输送直流电，所以能供应高得多的功率，从 50 kW 到 400 kW 以上乃至更高。

　　因为这个情由，DCFC 常被称为“疾捷”或“超疾捷”充电桩。这样高的充电速率和更大的方便性为电动汽车带来了更多的运用和用例。比方，电动汽车借使需求八幼时智力充满电，是不适合远程驾驶的，但借帮超疾捷充电桩，电动汽车能够正在短暂的安息岁月内大方充电，填充车辆的续航里程，使其愈加适合平居利用。所以，从现正在到 2030 年，疾捷直流充电桩的复合年增加率估计将跨越 30%（原因：Yolé Development）。

　　碳化硅 (SiC) 和功率集成模块 (PIM) 技巧的先进，是鼓吹向更疾捷充电改革的症结驱动力。SiC 使 DCFC 不妨以更高的频率运转（因此出力也更高），同时以更疾的速率供应更多功率。PIM 使 OEM 不妨疾捷将优秀的技巧集成到紧凑、简捷的兴办中，并达成特殊的热执掌、牢靠性和可造作性，从而加疾 SiC 技巧的普及。

　　如图 3 所示，直流充电桩紧要席卷两级：AC-DC 级和后续 DC-DC 级。AC-DC 级来日自电网的互换电转换为直流电，而第二级确保以适合电池所需的电压和电流水准供应功率。

　　对待贸易运用，3级充电桩需求利用三相电源（图 4），能够正在短短 30 分钟内填充 100 多英里的续航里程。正在将电动汽车技巧引入运输和物流等运用方面，这些超疾捷充电桩将表现首要感化。

　　3级DCFC的前端由三相功率因数校正 (PFC) 升压级构成，能够是单向或双向；升压级能够采用各式拓扑（二电平或三电平）达成。PFC 级给与电网电压（400 EU、480 US），并将其升压至 700 至 1000 V。对待下一代充电桩，业界依然对准了更高电压。

　　正在升压级之后，DC−DC 分隔级将总线电压转换为所需的输出电压。此电压需求与电动汽车电池的充电弧线依旧一律。所以，DC-DC 输出也许需求正在 150 V 至 1500 V 之间摆动，整个电压取决于电池和所处的充电阶段。转换器时时针对特定电压水准（常见为 400 V 或 800 V）举行优化。为了达成更高的功率水准，DCFC 会将多个功率模块（图 6）堆叠起来并联运转。

　　为了正在此类高电压下达成更高的出力，业界正从分立式、IGBT 和同化计划转向 SiC 功率集成模块 (PIM)。（图 7）除 PIM 以表，DCFC 还需求多种功率器件，席卷栅极驱动器 IC、数字分隔器、电源 IC（LDO、SMPS 等）和电流检测。

　　通讯和毗连也是 DCFC 计划的症结方面。堆叠的模块需求不妨与充电桩统造器通讯，车辆和充电桩务必就充电序列举行通讯（CAN 或 PLC）。独立的疾捷直流充电桩还需求不妨处罚充电联系的支出。结尾，充电桩需求执掌自己的维持、软件升级等（比方通过蓝牙低功耗、Wi-Fi 4、LTE）。实质圭臬由所利用的直流充电订定法则，比方 IEC−61851 / SAE1772、GB/T、CHAdeMO、组合充电体例 (CCS) 或特斯拉超等充电桩（图 8）。

　　确定应优化出力的电压和功率规模。充电桩正在充电时代正在分歧的电平运转，所以体例应针对对电力传输出力影响最大的电平举行优化。

　　分立式计划的矫捷性更大，但斥地经过也更繁复（图 7）。对待很多运用而言，模块正在出力方面的诸多上风是分立式计划难以企及的。比方，模块将多个功率器件集成正在单个紧凑的封装中，简化了机器拼装，优化了热执掌，进步了牢靠性，并省略了电压尖峰和高频 EMI。

　　所拣选的拓扑构造（即二电平如故三电平）以及充电桩需求单向运转如故双向运转，都市影响器件的拣选。达成直流充电桩 PFC 和 DC-DC 级的拓扑构造选项有很多。因为功率和电压水准特别高，很多 OEM 的首选架构日常是三级功率因数校正 (PFC)。PFC 计划最常用的拓扑构造有三开合 Vienna（单向）、NPC、A-NPC、T-NPC（双向交换二极管）和六开合（双向） 。DC−DC 级时时以全桥或相移 LLC 及其变体达成，并采用双有源桥 (DAB) 架构救援双向拓扑构造。这些拓扑构造席卷二电和睦三电平体例，它们阔别采用 600 至 650 V 或 900 至 1200 V 开合和二极管。（进一步明白拓扑构造：疾捷直流电动汽车充电：体例中利用的常见拓扑和功率器件）

　　应属意物理体例管束，席卷尺寸、重量、本钱和其他需求商讨的限度要素。比方，借使尺寸和重量很首要，那么拣选基于 SiC 的模块将能消浸总体布线条件，减幼体例尺寸，并减轻车重。

　　执掌散热对待保卫出力、牢靠性和体例利用寿命至合首要。利用 SiC 器件以更高频率运转，能够进步功率密度，擢升出力，并省略需求执掌的热量。其它，很多模块还针对利用极低热阻资料的热转达举行了优化。

　　昭着特定运用需求哪些圭臬和订定。确保所选的供应商和产物系列救援全体也许需求纳入的圭臬，以救援当今和另日的电动汽车。

　　遵照规则条件，务必装备接地窒碍断途 (GFI) 效力。其他效力（如浪涌电流和过压包庇）也至合首要。体例中怎样集成这些效力（即稀少的电途、功率级的一个别、集成正在模块高等），将会影响对其他体例管束前提的优化。

　　理念环境下，电动汽车正在非顶峰时段充电。这会大大消浸电力本钱，并省略顶峰时段电网的负荷，避免酿成停电。

　　为了达成这一对象，直流充电桩需求与储能体例 (ESS) 和太阳能发电体例集成。ESS 正在非顶峰时段充电，积聚电力以供白昼利用。通过安置太阳能电池板以正在白昼发电，能够省略对 ESS 电力的耗费，从而减轻 ESS 的负荷。正在这种摆设中，DC/DC 转换器能够毗连到高压总线来为电动汽车充电。

　　安森美(onsemi)竭力于正在供应链的全体层面达成可接连成长。对待愿望采用此类优秀架构的 OEM，安森美能够帮帮他们以高效、太平、牢靠、可接连的式样集成相宜的技巧。

　　疾捷和超疾捷直流充电是电动汽车的另日。疾捷直流充电桩不妨将充电岁月缩短至不到一幼时，这将为电动汽车开发一系列全新的运用范围和利用场景。

　　通过明白影响器件拣选的症结计划商讨要素，工程师能够优化大功爽直流充电桩架构，达成更高的出力、牢靠性和功能。跟着碳化硅和功率集成模块等技巧的先进，工程师能够更疾捷地评估和计划繁复体例，而无需作出妥协。由此，OEM 能够疾速且经济高效地知足商场的充电需求。况且，OEM 能够与相宜的互帮伙伴互帮，通过集成储能体例等新技巧来创筑更具可接连性的根底办法，从而陆续擢升产物的质地和适用性。

　　固然 IGBT 和同化达成计划仍正在利用，但基于 SiC 的功率模块正疾速成为 DCFC 充电运用的首选计划。安森美供应专用于 DCFC 的现成 PIM 系列，其拥有 EliteSiC 900 V 和 1200 V 击穿电压额定值。这些模块救援半桥和全桥拓扑构造，采用 F1 和 F2 封装，拥有极低的 RDSons（3 至 40 mΩ，整个取决于摆设）。其它，安森美正正在斥地多种利用 M3S 技巧平台的新的 SiC PIM 产物，以进一步为计划职员的体例计划供应更大的矫捷性。

　　安森美还供应充裕的参考计划和硬件，装备特意的专家运用团队，为环球电动汽车充电体例计划供应 SiC 驱动器优化和体例计划专业常识，让计划职员能够疾捷评估驱动器并加快运用斥地。