概述

　　15kW电源模块是直流充电桩的核心部件之一，随着充电桩建设的不断完善，对于充电模块的性能要求也不断提高，降低成本、提高效率以及增强整机的防护性成为业内亟待解决的问题。

　　该方案针对15kW电源模块更高的性能需求，在PFC整流电路中采用了高性能IGBT单管和SiC二极管，在DC-DC变换电路采用快恢复二极管，提高效率的同时显著降低了系统成本。同时，采用带散热底座的平面变压器和电感，提高整机的防护性和可靠性。

　　优势

　　· RENESAS IGBT单管(RBN75H65T1GPQ-A0)应用在PFC整流电路，开关频率支持20kHz~100kHz，相比COOLMOS性价比更高，满足充电模块性能需求的同时可有效降低整机成本。

【RBN75H65T1FPQ-A0】

Features

> Low collector to emitter saturation voltageVCE(sat) = 1.5 V typ. (at IC = 75 A, VGE = 15 V, Ta = 25°C)

> Built in fast recovery diode in one package

> Trench gate and thin wafer technology (G8H series)

> High speed switching

> Not guarantee short circuit withstand time

Outline

Absolute Maximum Ratings

Note: Continuous heavy condition (e.g. high temperature/voltage/current or high variation of temperature) may affecta reliability even if it are within the absolute maximum ratings. Please consider derating condition for appropriatereliability in reference Renesas Semiconductor Reliability Handbook (Recommendation for Handling and Usage ofSemiconductor Devices) and individual reliability data.

Notes:

1. PW  10 s, duty cycle  1%

2. Please use this device in the thermal conditions which the junction temperature does not exceed 175°C.

Renesas IGBT Application Note is disclosed about reliability test and application condition up to 175°C.

3. Pulse test

       4. Switching time test circuit and waveform are shown below.

　　· KYOCERA快恢复二极管(KSU30D60/KSU60E60/KSF60F60B)应用于输出整流电路，反向恢复电流低至30uA，相比SiC二极管，其性价比更高，有效降低成本。

【KSU30D60】

KSU30D60的最大额定值：

• 反向电流峰值VRRM：600V

• 平均整流电流IO：30A(TC=88℃)

• 浪涌正向电流IFSM：250A

• 操作节点温度范围：-55~+175℃

• 保存温度范围：-55~+175℃

KSU30D60的电气特性如下表：

　　· Silicon Labs采用容耦技术的隔离驱动(Si8230/Si8233/Si8235)，最高支持4MHz开关频率，满足COOLMOS和SiC MOS高频驱动。相比驱动变压器，其集成度高、体积小，抗干扰能力强，提高充电模块整机可靠性，降低系统EMI。

【Si823x 数据表】

0.5 和 4.0 安培 ISOdriver(2.5 和 5 kVRMS)Si823x 隔离驱动器系列将两个独立、隔离的驱动器集成到一个封装内。Si8230/1/3/4是高侧/低侧驱动器，而 Si8232/5/7/8 是双驱动器。可选峰值输出电流为 0.5 A(Si8230/1/2/7) 和 4.0 A (Si8233/4/5/8) 的版本。所有驱动器的最大供电电压为 24V。

Si823x 驱动器采用 Silicon Labs 自主研发的硅隔离技术，提供符合 UL1577 的 5kVRMS 耐受电压以及 45 ns 快速传送时间。驱动器输出可连接到相同或独立的地线进行接地，或者连接到正或负电压。单个控制输入 (Si8230/2/3/5/7/8) 或 PWM 输入(Si8231/4) 配置提供滞后大于 400 mV 的 TTL 级兼容输入。高度的集成、低传送延时、较小的外形及其灵活性和成本效益性使 Si823x 系列非常适合 MOSFET/IGBT 门驱动器隔离应用。

主要特点

• 两个完全隔离的驱动器集成在一个封装内

• 最高 5 kVRMS 输入到输出隔离

• 驱动器到驱动器差分电压峰值为 1500 VDC

• HS/LS 和双驱动器版本

• 最高 8 MHz 切换频率

• 0.5 A 峰值输出 (Si8230/1/2/7)

• 4.0 A 峰值输出 (Si8233/4/5/8)

• 高电磁抗扰度

• 符合 RoHS 的封装：

• SOIC-14/16 宽体

• SOIC-16 窄体

• LGA-14

• QFN-14(与 LGA-14 封装引脚兼容)

应用

• 供电系统

• 电机控制系统

• 直流到直流隔离供电

• 照明控制系统

• 等离子显示器

• 太阳能和工业变换器

安全认证

• UL 1577 认证

• 1 分钟内最大 5000 VRMS

• CSA component notice 5A 认证

• IEC 60950-1、62368-1、60601-1(强

化绝缘)

• VDE 认证合规

• VDE 0884-10 基本绝缘

• EN 60950-1 强化绝缘

• CQC 认证

• GB4943.1

1. 功能列表

Si823x 重要功能如下所列。

• 一个封装内两个完全隔离的驱动器：

• 最高 5 kVRMS 输入到输出隔离

• 最高 1500 V 直流 峰值驱动器到驱动器差分电压

• HS/LS 和双驱动器版本

• 最高 8 MHz 切换频率

• 0.5 A 峰值输出 (Si8230/1/2/7)

• 4.0 A 峰值输出 (Si8233/4/5/8)

• 高电磁抗扰度

• 45 ns 传送延时(最大)

• 独立 HS 和 LS 输入或 PWM 输入版本

• 重叠保护和可编程死区时间

• AEC-Q100 认证

• 宽工作范围：

• –40 至 +125 °C

• 符合 RoHS 的封装：

• SOIC-14/16 宽体

• SOIC-16 窄体

• LGA-14

• QFN-14(与 LGA-14 封装引脚兼容)

　　· CREE SiC二极管(C4D30120D)应用于PFC整流电路，其反向恢复电流基本为零，开关损耗极低，可有效降低开关损耗，提高效率。

【C4D30120D】

Z-Rec® Rectifier

SKU: C4D30120D

See our complete list of reference designs for examples of popular topologies commonly used with SiC today. Download our LTspice or PLECS models or try our SpeedFit design simulator.

Benefits

Replace bipolar with unipolar rectifiers

Essentially no switching losses

Higher efficiency

Reduction of heat-sink requirements

Parallel devices without thermal runaway

Features

1.2-kV Schottky rectifier

Zero reverse recovery current

High-frequency operation

Temperature-independent switching

Extremely fast switching

Blocking Voltage： 1200 V

Current Rating： 30 A

Package： TO-247-3

Technology： C4D

Maximum Continuous Current (IF) ：43 A per device @ 135°C

Total Capacitive Charge (QC (Typ))： 77.5 nC per leg

Total Power Dissipation (PTOT)： 220 W per leg @ 25°C

Lead-Frame Materials： 100% matte tin solder finish over a copper lead-frame

　　相关元件供应

　　型号：SI8235BD-D-ISR                                  品牌：SILICON LABS

　　型号：SI8233BD-D-ISR                                  品牌：SILICON LABS

　　型号：SI8230BD-D-ISR                                  品牌：SILICON LABS

　　型号：MLX91210KDC-CAS-102-RE               品牌：MELEXIS

　　型号：SI8233AD-D-ISR                                  品牌：SILICON LABS

　　型号：SI8233AB-D-IMR                                 品牌：SILICON LABS

       【充电桩】

　　充电桩其功能类似于加油站里面的加油机，可以固定在地面或墙壁，安装于公共建筑(公共楼宇、商场、公共停车场等)和居民小区停车场或充电站内，可以根据不同的电压等级为各种型号的电动汽车充电。充电桩的输入端与交流电网直接连接，输出端都装有充电插头用于为电动汽车充电。充电桩一般提供常规充电和快速充电两种充电方式，人们可以使用特定的充电卡在充电桩提供的人机交互操作界面上刷卡使用，进行相应的充电方式、充电时间、费用数据打印等操作，充电桩显示屏能显示充电量、费用、充电时间等数据。

　　充电桩(栓)能实现计时、计电度、计金额充电，可以作为市民购电终端。同时为提高公共充电桩(栓)的效率和实用性，今后将陆续增加一桩(栓)多充和为电动自行车充电的功能。

　　截至目前 ， 我国电动汽车充电站大多局限于电动公交汽车或内部集团用车 ， 还没有建成真正面向不同用户的充电站服务网络 。 已经建成或在建的比较有代表性的充电站有如下内容 。2006 年 ， 比亚迪在深圳总部建成深圳首个电动汽车充电站 。

　　2008 年 ， 北京市奥运会期间建设了国内第一个集中式充电站 ， 可满足 50 辆纯电动大巴车的动力电池充电需求 。

　　2009 年 10 月 ， 上海市电力公司投资建成上海漕溪电动汽车充电站 ， 是国内第一座具有商业运营功能的电动汽车充电站 。2009 年底 ， 北京首科集团在健翔桥建设完成了国内第一个包含完整智能微网的北京纯 电动乘用车示范充电站 。

　　2009 年 12 月 31 日 ， 南方电网投产的首批电动汽车充电站 ( 桩 ) 在深圳建成投运 ， 建设规模为 2个充电站 、134 个充电桩(栓) 。

　　2010 年 3 月 31 日 ， 国家电网公司唐山南湖充电站建成投运 ， 是我国首座国家电网典型设计充电站 ， 可同时为 10 台电动汽车按快充和慢充两种方式进行充电作业 。

　　按安装方式分

　　可分为落地式充电桩、挂壁式充电桩。落地式充电桩适合安装在不靠近墙体的停车位。挂壁式充电桩适合安装在靠近墙体的停车位。

　　按安装地点分

　　按照安装地点，可分为公共充电桩和专用充电桩。 公共充电桩是建设在公共停车场(库)结合停车泊位，为社会车辆提供公共充电服务的充电桩。 专用充电桩是建设单位(企业)自有停车场(库)，为单位(企业)内部人员使用的充电桩。 自用充电桩是建设在个人自有车位(库)，为私人用户提供充电的充电桩。 充电桩一般结合停车场(库)的停车位建设。安装在户外的充电桩防护等级不应低于IP54。安装在户内的充电桩防护等级不应低于IP32。

　　按充电接口数分

　　可分为一桩一充和一桩多充。

　　按充电方式分

　　充电桩(栓)可分为直流充电桩(栓)，交流充电桩(栓)和交直流一体充电桩(栓)。