用於單相輸入交流係統的簡單功率因數校正(PFC)拓撲結構(圖1)是個傳統的單通道升壓轉換器。該方案包含一個用於輸入交流整流的二極管全橋和一個PFC控製器，以增加負載的功率因數，從而提高能效並減少施加在交流輸入電源上的諧波。這種流行的PFC升壓拓撲的優點是設計簡單

，實施成本低且性能可靠。然而，二極管橋式整流器的導通損耗是不可避免的
，且這將不支持車輛向ACdianwangtigongdiannengdeshuangxiangyunxing。caiyongduotongdaojiaocuoshichuantongshengyazhuanhuanqi，duishengyadianlujinxingduocidiedai，kegaishanmouxiexitongxingnengcanshu，danbingbunengshengqushuruerjiguanqiao。

 

圖1：傳統的PFC

 

仿真數據(圖2)表麵，在PFC塊中，輸入二極管橋的功率損耗比其他所有元器件損耗都要大。

 

圖2： PFC中的功率損耗分布

 

為了提高OBC係統的能效，人們研究了不同的PFC拓撲結構，包括傳統PFC
、半無橋PFC、雙向無橋PFC和圖騰柱無橋PFC。其中
，圖騰柱PFC(圖3)由於減少了元器件數量，降低了導通損耗，且能效高

，因而廣受歡迎。

 

圖3：無橋圖騰柱PFC

 

傳統的矽(Si) MOSFET很難在圖騰柱PFC拓撲中的連續導通模式(CCM)下工作，因為體二極管的反向恢複特性很差。碳化矽(SiC) MOSFET采用全新的技術，比Si MOSFET具有更勝一籌的開關性能、極小的反向恢複時間、低導通電阻RDS(on)和更高的可靠性。此外，緊湊的芯片尺寸確保了器件的低電容和低門極電荷(QG)。

 

設計OBC的(de)另(ling)一(yi)個(ge)挑(tiao)戰(zhan)是(shi)，車(che)輛(liang)中(zhong)分(fen)配(pei)給(gei)模(mo)塊(kuai)的(de)空(kong)間(jian)有(you)限(xian)。在(zai)功(gong)率(lv)要(yao)求(qiu)和(he)電(dian)池(chi)電(dian)壓(ya)不(bu)斷(duan)提(ti)高(gao)的(de)同(tong)時(shi)，設(she)計(ji)既(ji)能(neng)滿(man)足(zu)機(ji)械(xie)尺(chi)寸(cun)要(yao)求(qiu)又(you)能(neng)提(ti)供(gong)所(suo)需(xu)輸(shu)出(chu)功(gong)率(lv)的(de)OBC變得越來越困難。使用當前用於OBC的技術，工程師們不得不在功率、尺寸和能效之間進行權衡
，而SiC正在突破這些設計障礙。工程師使用具有更高開關頻率的SiC


，可使用更小的電感器，仍能達到以前相同的電感器紋波電流要求。

 

在OBC係統中使用SiC MOSFET的好處是能夠以更高的頻率進行開關，功率密度更高，能效更高，EMI性能得到改善以及係統尺寸減小。如今
，SiC已廣泛使用，工程師可在設計中使用圖騰柱PFC來提高性能。

 

安森美半導體方案中心最新發布的采用6.6 kW圖騰柱PFC的OBC評估板為多通道交錯式無橋圖騰柱PFC拓撲提供了參考設計。該設計在每個高速支路包括一個隔離的高電流、高能效IGBT驅動器(NCV57000DWR2G)和兩個高性能SiC MOSFET (NVHL060N090SC1)。此外
，低速支路采用兩個由單片高邊和低邊門極驅動器IC (FAN7191_F085) 控製的650 V N溝道功率MOSFETSUPERFET®III (NVHL025N65S3)。

 

圖4： 6.6 kW交錯式圖騰柱PFC評估板

 

在圖騰柱拓撲結構中采用這些高性能SiC MOSFET配置，係統能效達到97% (典型值)。該設計包括硬件過流保護(OCP)、硬件過壓保護(OVP)和輔助配電係統(非隔離)，可為PFC板和控製板上的每個電路供電，而無需其它直流源。靈活的控製接口可適應各種控製板。

 

圖5： 6.6 kW交錯式圖騰柱PFC評估板框圖

 

 

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