作为充电桩的“心脏”，充电模块的性能和可靠性，对充电桩的重要性不言而喻。“超级充电”概念的普及，使续航里程长、充电时间短，成为了越来越多上市电动汽车的卖点。
日前，发布的国标GB/T20234-2023 中将电动汽车传导充电用连接装置的第4部分：大功率直流充电接口，重点修订将电压的范围扩展到1500Vdc，相应电流的范围扩展到1000A。此外，标准中还增加了对液冷充电桩的相关规定等。
这将意味着，未来更大功率的MW级充电站将逐渐走进现实。只要你的电动汽车支持超级充电，就可以像到加油站加油一样便捷。
充电模块技术分析
事实上，将业务重点聚焦和布局在“低碳”赛道的瑞能半导体，早就察觉作为配套的重要基础设施，充电桩未来将朝着大功率，高效率，全液冷，全面超充化的方向发展。
瑞能研发的BYC100MW-600PT2将帮助客户实现40kW+大功率高效率的充电模块设计，WND60P20W会给予客户更高的电压设计裕量，满足更复杂和恶劣的应用场景需求，助力新能源汽车的飞速发展与国家低碳目标的实现。
充电模块，实际上是一个电力电子变换器，它的功能是将来自电网的交流电能转换成可以供电动汽车动力电池储存起来的直流电能。
充电模块变换器通常是两级的拓扑架构，级通常是三相的PFC，以ViennaPFC居多，功能主要是将AC转换成DC，并进行功率因数的校正。
图2：Vienna PFC拓扑架构
第二级通常是DC-DC变换，以高转换效率的LLC拓扑居多，主要是将PFC输出的直流高压（800Vdc）转变成输出电压可以调节的宽范围直流电压200Vdc~1000Vdc，以匹配不同电池电压等级的需求。此外，DC-DC也通过高频变压器实现了和电网的电气隔离。
由于目前的充电模块还是以输出功率到电动汽车的应用场景为主，所以DC-DC的输出整流普遍选用FRD进行整流。得益于FRD的负温度系数的特性，再结合LLC大部分工作状态对反向恢复的要求不是那么苛刻，所以特别适合于充电模块这种工作于高温大电流的输出的应用场景。
图3：LLC DC-DC拓扑架构
目前市场上主流充电模块的功率等级在20kW~40kW，超充通常会由若干个充电模块并联后进行输出。因此，为了能够确保每一个模块在起机时不受其他模块的影响，Oring二极管必不可少。正常工作时该二极管处于导通状态，主要是导通损耗。因此，低VF的标准整流二极管是选择。
瑞能级别解决方案
瑞能半导体用于LLC副边整流的BYC75W-600P和Oring的二极管WND60P16W已经在头部充电模块厂家30kW机型上稳定可靠量产多年。随着近充电模块向大功率发展，同时满足充电站恶劣的运行环境，我们结合客户的实际需求，推出了用于40kW充电模块上使用的BYC100MW-600PT2和更高耐压的WND60P20W，帮助客户解决了实际的应用问题。
BYC100MW-600PT2 特点
电流可达100A
超低的反向漏电流
完美的VF-QRR折中性能
坚强的抗雪崩击穿能力
#WND60P20W 特点
反向耐压可达2000Vdc
极低的正向导通压降
更高的正向浪涌电流能力
坚强的抗雪崩击穿能力
通过BYC100MW-600PT2和BYC75W-600PT2的参数对比，我们可以看到BYC100MW-600PT2在保持相同的反向恢复电荷的基础上，VF改善明显。因此，更适合40kW大功率充电模块的应用，客户在40kW模块上的实际测试温升会降低8℃~10℃，大大地改善了系统的热设计。
图4：BYC100MW-600PT2 VF曲线
图5：BYC100MW-600PT2 Qrr曲线
在充电站的应用场景中，考虑到从充电模块的输出到高压动力电池的距离一般都比较远，远有可能会有30~40m。因此，在充电模块开始输出的瞬间，充电线上的杂感和系统中的电容会震荡，引起二极管承受一个反向电压尖峰。如果该电压超过二极管的雪崩电压，将会引起雪崩击穿；如果二极管耐雪崩能量不足，将会损坏。
WND60P20W是在瑞能半导体已有产品WND60P16W的基础上将反向耐压提升到2000Vdc，同时优化了相应的耐雪崩击穿的能力。WND60P20W可以满足日渐复杂和恶劣的充电模块工作环境，给客户的模块设计提供更大的安全裕量。
图6：Oring二极管两端电压震荡
关于瑞能半导体
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