電動汽車的充電樁中，包含著不同充電口的類型及標準。其中，目前最快的是直流快速充電樁（DC Fast-Charging System，DCFC），最短只需要18min就能將電池由10%的電量充至80%，充電的功率范圍為50kW到400kW。

在這樣一個DCFC系統(tǒng)中，需要可靠的隔離能力：1. 保護人員避免受到物理和電氣傷害；2. 保護后級負載設(shè)備和系統(tǒng)；3. 提高共模干擾抑制性能和抗干擾能力。

今天，我們將針對隔離式偏置電源的需求與挑戰(zhàn)，為大家分享MPS 推出的 LLC 變壓器驅(qū)動芯片以及隔離式偏置電源模塊解決方案，助力高功率密度的充電系統(tǒng)設(shè)計！

偏置供電電源面臨的挑戰(zhàn)

對于DCFC系統(tǒng)中的功率管，需要由隔離的柵極驅(qū)動器進行驅(qū)動。同時，隔離柵極驅(qū)動器副邊需要一個隔離的驅(qū)動供電電源進行供電，即偏置供電電源。

隔離偏置電源通常由變壓器實現(xiàn)隔離和功率傳輸。目前，在電動汽車行業(yè)，一些新的趨勢對這些隔離偏置電源的變壓器設(shè)計提出了更多要求：

電動汽車中的電池電壓和直流母線電壓正從400V逐漸過渡到800V，以促進更高功率密度的牽引驅(qū)動，提高整體傳動系統(tǒng)的效率。對于800V直流母線，需要變壓器來承受更高的隔離電壓。

為了利用SiC器件的高速低損耗特性，在汽車電拖等場合的設(shè)計中，正逐漸從硅IGBT轉(zhuǎn)向SiC MOSFET。與IGBT相比，SiC的高dv/dt將驅(qū)動更多的電流通過隔離勢壘。這種有噪聲的電流可能會潛在地干擾低電壓側(cè)的控制器和敏感電路的正常操作。因此，我們需要盡可能地減小變壓器的隔離電容。

假設(shè)每個變壓器在初級側(cè)和次級側(cè)之間具有20pF的電容，并且SiC MOSFET DS電壓變化速率為100V/ns。跨越隔離邊界的共模電流將是1A，這對于整個系統(tǒng)來說，可能是非常具有破壞性的。

因此，需要盡可能減少該電容。該電容的減小意味著耦合變差，漏感增大。由于傳統(tǒng)的偏置供電電源采用反激式拓撲，導致效率變低，同時電壓尖峰導致需要更高耐壓的器件。

針對該應(yīng)用場景，MPS 推出了 LLC 變換器作為偏置供電電源的新方案。

LLC 變換器利用變壓器產(chǎn)生的漏感作為諧振電感，消除了與反激類型相關(guān)的效率損失或電壓尖峰的問題。在實現(xiàn)盡可能小的隔離電容的情況下，以更高的效率傳輸更高的功率。

用于隔離偏置供電的變壓器驅(qū)動器 MPQ18913

MPQ18913可應(yīng)用于各種SiC/IGBT的偏置供電場景，包括電動汽車充電樁、電機驅(qū)動、車載充電器等應(yīng)用。

點擊下圖查看 MPQ18913 產(chǎn)品詳情

01 采用QFN10封裝，尺寸僅為2mm*2.5mm

02 最高支持6W的輸出功率。最高工作頻率能夠支持到5MHz

03 集成了各種過壓、過流的保護，來保證系統(tǒng)的可靠性

MPQ18913 產(chǎn)品優(yōu)勢 01 超小的隔離電容，變壓器Ciw≈4pF

02 6W負載下，IC溫升不到15℃

03 高效，最高近90%

04 MPQ18913 vs. Flyback

MPQ18913 應(yīng)用

01 針對單個橋臂，可采用一顆MPQ18913，采用三繞組的變壓器，實現(xiàn)兩路輸出，同時為上下管驅(qū)動進行供電。

02 對有負壓驅(qū)動的場合，可根據(jù)不同的驅(qū)動成本需求選擇合適的負壓生成電路。

03 針對12V電池輸入場合，可采用Boost對電池電壓進行升壓，為MPQ18913提供穩(wěn)定的輸入供電。

04 MPS提供電子表格程序設(shè)計文檔，通過簡單的設(shè)計需求配置，即可實現(xiàn)外圍電路的參數(shù)以及變壓器的設(shè)計。

審核編輯：劉清