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随着新能源汽车行业的发展与进步，提升新能源汽车续航里程成为了行业发展的主要任务之一，在动力电池能量密度不能持续增加的情况下，降低车用部件重量是提升续航里程的首选方案，碳化硅功率器件替代硅器件对车载充电机的功率密度提升和重量降低有着显著的效果。

01. 什么是车载充电机

车载充电机OBC（On-board Charger）是指固定安装在新能源汽车上的充电机，具有为新能源汽车动力电池安全自动充满电的能力，充电机依据电池管理系统（BMS）提供的数据，动态调节充电电流和电压参数，执行相应的动作，完成充电过程。

对于新能源汽车普通消费者而言，主要关注两个体验，一个是驾乘体验，包括动力性、舒适性、娱乐性等；另外一个则是充电体验。

充电体验是个什么概念呢？结合车载充电机的规格参数来说，11KW的车载充电机，意味着充满88KWh的电池（续航里程大概在650km-750km），需要8h，如果与充满一部手机或者加满一辆燃油车的时间来对比，这个时间无疑是漫长。

但需要注意的是，11KWh的车载充电机实际上已经算是功率较高的水平，满足日常需求完全没问题，因此不断提高充电速率是车载充电机的发展方向。

迪龙新能源是全球领先的车载充电机制造商，其车载充电机产品在十几年的发展过程中不断迭代升级，转换效率已经提升到了现在的95%，技术水平国际领先，对我国新能源汽车产业的发展起到了促进作用。

02. 碳化硅肖特基二极管在车载充电机中的应用

如图上所示，车载充电机的前级PFC电路和后级DC/DC输出电路中会使用到二极管（Da、Db、D1、D2、D3、D4），对于二极管应用而言，二极管会根据应用的开关频率在正向导通和反向截止状态切换。

二极管工作在正向导通状态时，为了降低二极管自身的导通损耗，需要选择正向导通压降（VF）值尽可能低的二极管。

二极管工作在反向截止状态时，为了降低其截止状态下反向漏电流（IR）带来的损耗，需要选择反向漏电流小的二极管。

二极管在开关状态切换时，为了降低其开通关断过程的损耗，需要选择输入电容（QC）小、开通关断速度快的二极管。

在碳化硅功率器件批量应用前，硅基超快恢复二极管在车载充电机的PFC电路有广泛应用，而在输出电路中，半导体厂商可以提供低VF值的产品来应对客户的应用需求，但是上述单一性能优秀的产品也存在明显的弱点，只能适用于特定的领域。

碳化硅材料的出现让二极管的VF 、IR 、QC等技术指标同时满足不同应用要求成为了可能。

相比与硅基肖特基二极管，碳化硅肖特基二极管的最大优势在于反向恢复电流IR可以忽略不计。

对于车载充电机的PFC电路而言，硅基肖特基二极管的反向恢复损耗在其整体损耗中占据相当的比重，在PFC电路使用碳化硅肖特基二极管可有效提升PFC电路的效率。

碳化硅肖特基二极管的QC和VF两个主要参数相比硅基二极管也具有一定优势，在车载充电机的后级输出电路中使用碳化硅二极管可以进一步提升输出整流的效率。

03. 碳化硅MOSFET在OBC中的应用

在单相交流输入的车载充电机应用中，DC/DC的前段需要使用开关管将直流电压逆变成交流电压，由于PFC输出的直流电压在400V以下，且系统功率不超过6.6kW，选择650V、20A的开关管即可。

在650V、20A的档位的开关管中，CoolMOSTM导通电阻和输入电容QC在硅基产品中处于领先地位，650V碳化硅MOSFET跟650V CoolMOSTM相比，虽然其导通电阻和输入电容都有一定的优势，但价格要比同规格CoolMOSTM高3-5倍，实际应用中CoolMOSTM在此市场中占据着主导地位。

缩短充电时间和提升动力电池电压是新能源汽车发展的两个主要课题，对于车载充电而言，单相车载充电机受交流电进线电流限制，功率最大只能做到6.6KW，采用三相输入的模式可以将目前6.6KW的功率提升到11KW，大幅提升充电速度，电池电压提升对于车载充电机技术的发展具有重要意义。

输入电压由单相220Vac变成三相380Vac后，PFC电输出级的电压会相应提高到550V左右，如果采用两电平拓扑结构，650V的CoolMOSTM已经无法满足要求，需要选用900V/1200V的开关管器件。

电池电压的提升，意味着车载充电机后级输出电压升高，配合目前车载充电机从单向到双向的发展趋势，DC/DC次级器件会从目前的650V二极管转变成900V/1200V的开关管。

900V及以上规格CoolMOSTM产品成本较高，性能上与碳化硅MOSFET的差距比650V的器件更大，因此900V/1200V碳化硅MOSFET在三相11KW O车载充电机中有着广阔的应用前景。

各车载电源厂家已经陆续开始开发三相11KW车载充电机，首选方案均考虑使用碳化硅MOSFET作为DC/DC输入级开关管，可以预见，未来三相11KW 车载充电机将会成为碳化硅MOSFET的主要应用场景之一。

结合新能源汽车行业的发展趋势和碳化硅功率器件的特点，碳化硅二极管和MOSFET已经在车载充电机应用中占据一定市场份额，未来的市场占比会逐步扩大，具备较为广阔的市场。

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