一、電動汽車多功能充電變流器
近年，無論是股市趨勢還是政策偏向，都將焦點(diǎn)聚焦在了新能源領(lǐng)域上。電動汽車作為新能源領(lǐng)域最被看中的產(chǎn)業(yè)，正在時代機(jī)遇的風(fēng)口上，連剛上任的拜登都推翻前任特朗普鼓勵繼續(xù)使用汽油發(fā)動機(jī)的法規(guī)，決心將近65萬政府車隊(duì)全部換成電動汽車。隨著電動汽車行業(yè)的蓬勃發(fā)展，車載電子設(shè)備呈小型化、集成化、高功率密度化的趨勢發(fā)展。
2020年，Li Shi Xiang設(shè)計(jì)了一種電動車多功能充電變流器，該變流器可以通過四個模式選擇開關(guān)，切換不同的工作模式。采用“拓?fù)鋸?fù)用”的方法，不同功能之間可以共用一套功率電子元器件和控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了車載充電系統(tǒng)的小型化、輕量化，提高了充電系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。
【多功能充電變流器整體框架圖】
二、系統(tǒng)主電路設(shè)計(jì)思路及參數(shù)設(shè)計(jì)
系統(tǒng)的前級APFC部分采用交錯并聯(lián)Boost PFC拓?fù)洳⒁訡CM模式下的平均電流法作為前級控制策略，后級多功能DC/DC部分采用全橋LLC諧振變換器拓?fù)?，并采用PFM-Burst控制策略。
各電路主要參數(shù)
前級APFC電路：
- 輸入電壓范圍：176~264V
- 輸出電壓：400V
- 功率因數(shù)：≥99%
- 電感L1=L2=124.6μH
- MOS管：VDS=600V，ID＞18A
- 功率二極管：IF=10A，VRRM=650V
- 控制芯片：UCC28070
- 互感器：B82801B205A100，匝比1:100，電感2.2mH
后級多功能DC/DC部分
- OBC功率回路：輸出額定電壓330V，輸出最大電流10A
- DC/DC功率回路：輸出電壓14V，輸出最大電流100A
- 全橋逆變中功率場效應(yīng)管：VDS=600V，ID大于等于22.8A
- 次級整流二極管：VRRM=650V，IFAV=10A
- 自驅(qū)動同步整流中功率場效應(yīng)管：VDS=40V，ID=100A
- 繞組：①原邊單股N=25匝②副邊單股 N1=21匝③副邊10股并繞 N2=1匝
前級交錯并聯(lián)Boost PFC電路
【前級交錯并聯(lián)Boost PFC電路】
交錯并聯(lián)Boost PFC電路在保留單路Boost PFC電路優(yōu)點(diǎn)的同時，降低了MOS管的功率耗損，減小了輸出濾波電容的應(yīng)力，使PFC電路的模塊化更容易實(shí)現(xiàn)。
電路選用的開關(guān)管耐壓為600V，最大電流應(yīng)大于18A，此處可使用VBsemi微碧的NMOS管VBP16R47S，VDS=600V，ID=47A導(dǎo)通電阻RDSon=70mΩ。
可選用的VBsemi微碧半導(dǎo)體場效應(yīng)管型號：
①VBP16R47S
②VBP16R47SFD
【適用的VBsemi微碧MOS管型號參數(shù)】
后級多功能DC/DC模式部分
【全橋LLC諧振變化器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)劃分】
【多功能DC/DC變換器框圖】
當(dāng)動力電池需要充電時，閉合開關(guān)S1和S2，斷開S3和S4，通過OBC功率回路，輸入交流電220V，經(jīng)過前級功率因數(shù)校正電路輸出的高壓直流電，再通過后級多功能DC/DC變換器的第一組輸出線圈經(jīng)整流后給動力電池充電；
當(dāng)汽車啟動時，閉合開關(guān)S3和S4，斷開S1和S2，通過DC/DC功率回路，以動力電池輸出的高壓直流電為輸入源，經(jīng)多功能DC/DC變換器降壓后再給輔助電池充電。
全橋逆變中使用的MOS管需要耐壓600V，承受電流大于等于22.8A，可以選用VBsemi微碧的NMOS管VBP16R47S，VDS=600V，ID=47A導(dǎo)通電阻RDSon=70mΩ。
【自驅(qū)動同步整流原理圖】
相對于OBC模式輸出的是高壓，DC/DC模式輸出為低壓、大電流，因此次級整流需要采用自取同步整流，在不增加額外元器件、不改變LLC變換器工作狀態(tài)的情況下實(shí)現(xiàn)同步整流，此處可以采用VBsemi微碧半導(dǎo)體的NMOS管VBQA1401，VDS=40V，ID=100A，導(dǎo)通電阻RDSon=1mΩ。
可選用的VBsemi微碧半導(dǎo)體場效應(yīng)管型號：
①VBQA1401
②VBM1405
③VBL1405
④VBED1402
⑤VBNC1402
【適用的VBsemi微碧MOS管型號參數(shù)】
三、微碧半導(dǎo)體MOS管封裝及應(yīng)用
微碧半導(dǎo)體企業(yè)主要產(chǎn)品的封裝有：SOP-8 、TO-220（F）、TO-263、TO-247、TO-252、TO-251、SOT-23、SOT-223、SOT-89、QFN、AO3400、IRF540、IRF630等系列封裝產(chǎn)線。
【微碧部分MOS管產(chǎn)品封裝】
廣泛應(yīng)用于3C數(shù)碼、安防設(shè)備、測量儀器、廣電教育、家用電器、軍工/航天、可穿戴設(shè)備、汽車電子、網(wǎng)絡(luò)通信、物聯(lián)網(wǎng)IoT、新能源、醫(yī)療電子、照明電子、智能家居、電腦主板顯卡、MID\UMPC 、GPS、藍(lán)牙耳機(jī)、PDVD、車載DVD、汽車音箱、液晶顯示器、移動電源、手機(jī)電池（鋰電池保護(hù)板）、LED電源等產(chǎn)品。微碧半導(dǎo)體有限公司以飽滿的激情，拼搏務(wù)實(shí)的干勁，不斷創(chuàng)新進(jìn)取，致力于為客戶群體打造出一座高效、便捷、直通、優(yōu)質(zhì)的服務(wù)橋梁。
四、參考文獻(xiàn)
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