【導(dǎo)讀】提供所需的功率水平以安全高效地實(shí)現(xiàn)更快的電動(dòng)汽車(EV)充電和支持加速采用并非易事。基于硅的開關(guān)器件的進(jìn)一步顯著改進(jìn)變得越來越具有挑戰(zhàn)性，領(lǐng)先的半導(dǎo)體器件制造商如安森美半導(dǎo)體正采用新材料提供具有電動(dòng)汽車快速充電所需性能的方案。所謂寬禁帶(WBG)材料，包括氮化鎵(GaN)和碳化硅(SiC)，都在電動(dòng)汽車充電相關(guān)的電源設(shè)計(jì)中展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢。
電動(dòng)汽車及其類似的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(HEV)在道路上越來越普遍，尤其是在電動(dòng)汽車充電樁日益普及的城市地區(qū)。盡管環(huán)保游說團(tuán)體和政府對采用這些新車輛施加了巨大壓力，但許多人會(huì)說，到目前為止，這種采用一直令人失望。
與電動(dòng)汽車有關(guān)的常見障礙
里程焦慮（擔(dān)心駕駛員會(huì)被困于無充電樁的路上）已被認(rèn)可為銷售緩慢的原因之一，但是隨著充電點(diǎn)的增加，這種情況正在減少，尤其是對于較短路程和更多城市地區(qū)的常規(guī)通勤。在許多情況下，可以在家里充電一整夜，以備第二天的通勤或旅行需要。充電點(diǎn)的增加在全球范圍內(nèi)有所不同，在某些國家如中國，污染導(dǎo)致非常具體的目標(biāo)得以更快地推進(jìn)。
但是，對于行程超出汽車電池容量的情況，即使有充電樁，也存在另一個(gè)問題。電池充電過程太長了，在某些情況下很難在一天之內(nèi)完成300英里的旅程。這不便是減緩電動(dòng)汽車普及的另一個(gè)因素。
當(dāng)前，有多個(gè)充電級別。最基本的（1級）涉及將車輛插入普通的插座并等待。能提供3 kW的交流電，充滿電需要多達(dá)十個(gè)小時(shí)，這對于整夜充電是可行的。2級也可在家庭環(huán)境中使用，因?yàn)樗梢詮娜嚯娫刺峁└哌_(dá)10 kW的功率，使充滿電所花時(shí)間減少到約三個(gè)小時(shí)，這對于在進(jìn)行參加會(huì)議、購物或外出吃飯等活動(dòng)時(shí)同時(shí)充電更為可行。
但是，基于交流的充電有兩個(gè)主要缺點(diǎn)：首先，它需要多達(dá)幾個(gè)小時(shí)，因此在旅途中并不方便，尤其是在為燃油車輛加油僅需幾分鐘時(shí)。另外，由于車輛電池需要直流電來充電，因此需要車載AC-DC轉(zhuǎn)換器，這增加了車輛的重量并降低了能效，因而減小了里程。
商用充電樁的功率較高，并且往往主要使用直流電直接為電池充電，沒有AC-DC轉(zhuǎn)換器的重量和能效損失。 3級充電樁能提供高達(dá)75 kW的功率，可在30分鐘左右把完全耗盡的電池充滿電。雖然不像給燃油車加油那樣方便，但現(xiàn)在已經(jīng)達(dá)到了可以在長途旅行中接受的水平。
最高功率水平由4級提供，約為250 kW，提供足以在約六分鐘內(nèi)充滿一塊空電池的電量。隨著向電動(dòng)汽車的過渡繼續(xù)進(jìn)行，只要部署足夠數(shù)量的這些充電樁，對電動(dòng)汽車的“充電便利性”異議就會(huì)消除。
安森美半導(dǎo)體提供什么樣的方案以解決這些障礙
安森美半導(dǎo)體正開發(fā)和推出的基于WBG材料的器件可以提供該領(lǐng)域設(shè)計(jì)工程師所需的性能和特性。 SiC和GaN都具有較低的導(dǎo)通電阻(RDS(ON))，因而靜態(tài)損耗較低，且具有較低的門極電荷值(Qg)，可降低開關(guān)損耗。因此，基于WBG的電源設(shè)計(jì)可在更高的頻率下工作，從而減小了磁性器件的尺寸及方案的整體尺寸。
WBG還有助于將電容器和電感器的值減少約75％。這顯著降低了無源和磁性元器件的成本，從而抵消了開關(guān)器件的較高成本。因此，基于WBG的高性能、高能效電源設(shè)計(jì)現(xiàn)已達(dá)到了比等效的硅基設(shè)計(jì)更低的成本（且性能更好）。
安森美半導(dǎo)體提供構(gòu)建基于維也納整流器的充電方案所需的所有器件。我們提供廣泛的1200V SiC肖特基二極管陣容，如1200V、30 A FFSH30120A，無反向恢復(fù)電流，且具有不受溫度影響的開關(guān)特性。此外，我們還提供各種先進(jìn)的SiC MOSFET，如NVHL080N120SC1或NVHL020N120SC1，導(dǎo)通電阻(RDS(ON))從80mOhm到20mOhm，具有低門極電荷和電容，降低電磁干擾(EMI)并支持更快的運(yùn)行。
SiC器件需要先進(jìn)的門極驅(qū)動(dòng)器來確保最佳性能，而NCP51705為SiC MOSFET提供最大允許的門極電壓以確保盡可能最低的導(dǎo)通損耗。
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