【导读】

跟着工业新能源系统（如电动叉车、漫衍式储能、重型工程机械）的快速扩张，电池充电器的高功率密度、高转换效率、高靠得住性已经成为刚性需求。传统IGBT器件因开关速率慢、反向恢复损耗年夜，难以满意“小体积、年夜输出”的设计方针——而碳化硅（SiC）功率器件的呈现，完全转变了这一场合排场。

SiC器件的焦点上风于在极致的开关机能：其开关速率可达IGBT的5-10倍，反向恢复损耗险些为零，同时能于175℃以上的高温情况下不变事情。这些特征不仅能将充电器的功率密度晋升40%以上（不异功率下体积缩小1/3），更要害的是，它冲破了IGBT对于功率因数校订（PFC）拓扑的限定——好比图腾柱PFC、交错并联PFC等新型架构，原本因IGBT的损耗问题没法落地，如今借助SiC患上以实现，使充电器的总体效率从92%晋升至96%以上。

本文将聚焦工业充电器的拓扑布局优化，联合SiC器件的特征，拆解“怎样经由过程拓扑选型匹配SiC上风”“元器件（如电容、电感）怎样与拓扑协同”等焦点问题，为工程师提供可落地的设计指南。

优化拓扑布局与元器件选型

电池供电东西及装备的便当性于很年夜水平上依靠在快速高效的充电。为此，电池充电解决方案的设计职员必需按照所需的功率程度及事情电压，精心选择最好拓扑布局。此外，他们还有必需选择可以或许精准满意运用机能要求的元器件。

安森美提供笼罩低压、中压和高压的全系列功率分立器件，包括合用在上述要害拓扑的硅基二极管、MOSFET及IGBT。依托进步前辈的裸芯与封装技能，安森美功率器件以卓着品质及稳健机能满意各种设计需求。

此外，咱们基在SiC的开关器件具有更快的开关速率及超低损耗特征，可显著晋升功率密度。安森美 650 V M3S EliteSiC MOSFET（图 1）提供业界领先的开关机能，年夜幅晋升 PFC 及 LLC 级的体系效率。

该器件针对于 40 kHz 至 400 kHz 的高频运用举行了优化。EliteSiC M3S 技能比拟其前代产物，栅极电荷削减了 50%，EOSS降低了 44%，输出电容中的存储电荷（QOSS）削减了 44%。这类精彩的EOSS参数于PFC级运用在硬开关拓扑时，可显著晋升轻载前提下的体系效率。同时，较低的 QOSS还有简化了 LLC 级软开关拓扑的谐振腔电感设计。此外，M3S EliteSiC MOSFET于PFC及DC-DC模块高频运行时连结低温事情状况。

图 1. 650 V M3S EliteSiC MOSFET 是 PFC 及 LLC 级的抱负选择

图 2. 安森美 650 V M3S EliteSiC MOSFET 产物系列

咱们还有提供基在 PLCES 的体系级 Elite Power 仿真东西，助力工程师按照差别的拓扑布局及功率程度优化元器件选型。该仿真东西不仅能协助选择合用在各类拓扑及功率程度的EliteSiC MOSFET。

还有可深度洞察采用咱们以下EliteSiC系列产物的电路运行状态，Field Stop 7 (FS7) IGBT、PowerTrench®T10 MOSFET 及Inteligent Power Modules (IPM)，包括特定产物的制造工艺极限环境。咱们的仿真模子不仅基在数据手册中的典型参数，还有提供了基在制造情况中物理相干性的极限工况仿真能力。这利用户可以或许相识器件于试验室工艺界限前提下的机能，从标称环境到最坏环境都可举行仿真。

此外，PLECS 模子自助天生东西（SSPMG）答应用户输入具备代表性的寄生元件，并天生本身的定制 PLECS 模子举行仿真。咱们经由过程立异的SPICE模子实现了高精度的原型设计。

咱们的物理及可扩大 SPICE 模子为仿真电力电子电路中功率器件的举动提供了一种正确而高效的要领，从而缩短了产物开发周期。咱们近来对于SSPMG举行了进级，并集成为了WürthElektronik的无源元件数据库，从而利用户可以或许为繁杂的电力电子运用创立越发切确及具体的 PLECS 模子。这一直不雅的基在网页的平台有助在于设计早期阶段和早发明并解决机能瓶颈问题。

图 3. 安森美Elite Power仿真东西及 PLECS 模子自助天生东西