应用指南 | 国产替代！锴威特重磅推出充电桩sic器件 电源管理芯片系统尊龙在线登录的解决方案
发布日期：2025-07-09
一直以来，续航低、充电慢是困扰新能源车的难题，让汽车充电变得像加油站加油一样快是市场上的主流需求，为缩减充电时间和提升续航里程，近年来，提升汽车电池电压平台成为主要尊龙在线登录的解决方案。从2019年第一款800v高压架构的车型的发布到现在，800v高压平台逐渐成为纯电动汽车标配。
图1：新能源汽车充电
图2：超充桩未来预计需求数量图
在充电设施方面，随着新能源车的快速普及，充电桩的需求也逐年提高，如图2所示。超级充电站作为新能源汽车充电基础设施的重要组成部分，正逐步成为推动绿色出行、促进能源转型的关键力量。目前单桩功率已逐步从前几年的120kw以下向160-480kw及更大功率快充桩、超充堆方向发展。
充电模块的体积主要受磁性元件体积，滤波电容数量以及散热系统影响。减小磁性器件体积，减少滤波电容数量的有效措施是提升工作频率以及采用磁集成技术。而传统硅基igbt，超结mosfet等器件受本身开关特性影响，开关损耗高，难以提升开关频率。
碳化硅（sic）相比si器件有如下优势：
禁带宽度是硅（si）的3倍，击穿电场强度是硅的10倍，可以应用更高电压场合。
饱和电子漂移率是硅的2倍，漂移层厚度比si大幅降低（约为硅的1/10），可以实现更小寄生电容，更小导通电阻，相对硅基mos有更小的导通损耗和开关损耗。
碳化硅高温下漏电流更低，内阻变化率大大小于硅器件，可在高温度更稳定工作。
sic的热导率是硅的3倍，散热效率更高，允许器件在高频开关下仍能保持较低结温。
基于以上特性，在主流高功率，宽范围输出，高效率，高功率密度充电模块产品上，碳化硅几乎是必选项。通过sic mosfet替代igbt和硅基器件,可在在电能变换模块成本上升不大的情况下，效率由传统的95%提升到97%以上，功率密度达到60w/in^3, 将大幅度降低充电及储能系统的运营成本。
图3：大功率一体式直流充电桩
常见充电桩系统
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常见的充电桩如下图4所示，三相交流电通过ac-dc模块整流成直流，再通过dc-dc充电模块给电池包充电。常见的电池包有400v系统和800v系统。锴威特在ac-dc，dc-dc模块均可提供高可靠性sic mos和sic 二极管功率器件，同时可配套提供隔离驱动以及辅助电源全国产化尊龙在线登录的解决方案。
图4：充电模块整体框图
ac-dc模块
01
vienna（t-npc） pfc碳化硅方案
ac-dc模块中常用维也纳pfc拓扑，如图5所示。 其中整流管常用1200v/40a 系列sic sbd，横管用650v/30mω sic mosfet，峰值效率在800v母线可达98.56%，pf值达0.99。
图5：vienna pfc拓扑图
方案特点
开关管的额定电压为600v或650v。二极管额定电压为1200v
三电平配置降低了总谐波失真（thd）和开关上的电压应力
易于控制，每相只需一个驱动信号即可驱动背靠背开关，无直通风险
单相运行
02
三相半桥pwm整流pfc碳化硅方案
该ac-dc方案整流管可直接采用1200v/28mω 系列sic mos，直接实现pwm整流功能。电路更简洁，缺点是需要用更多1200v的高压sic mos管。
图6：三相半桥pwm整流pfc拓扑图
方案特点
无桥接导通损耗
电路简单，易于控制，元件少
两电平，开关需要耐受全母线电压和尖峰电压
更适合使用宽禁带器件
可通过高频减小电感器尺寸
支持双向转换
dc-dc模块
01
三相y型交错llc
为了实现较大功率，可用如图7所示的三相llc并联方案，可并联输出也可多路输出。llc输入半桥可采用1200v 25mω/10mω碳化硅mosfet。
图7：三相y型交错llc拓扑
方案特点
频率调制， 谐振转换器实现软开关以提高效率
初级侧零电压开关（zvs） ， 次级侧零电流开关（zcs）
输出串并联以实现宽范围恒功率输出
三相y型交错减小输出纹波电流，减小输出滤波电容体积
仅单向运行
02
cllc双向谐振方案
cllc本质是将llc的谐振腔做对称处理， 在功率需要反向流动时，也可以利用llc的谐振原理实现软开关。两侧推荐采用1200v 25mω/10mω碳化硅mosfet。
图8：三相交错cllc拓扑
方案特点
在 llc 的基础上，整流侧二极管替换为sic mos并增加电容器电感以实现双向转换，谐振电感可集成在变压器中
全范围软开关，以实现双向高效率，峰值效率高于98%
三相y型交错以减小输出纹波电流，减小输出滤波电容体积。
可应用于obc与充电桩
辅助电源（aux）模块
在充电桩辅助电源方面，锴威特推出全国产化120w双管反激辅助电源方案，如图9所示。其中主功率管可采用900v平面mosfet—cs4n90f，钳位二极管可采用1200v sbd，副边mos可采用400v/0.13ω平面mosfet—cs26n40fp。反激控制器可采用锴威特电源管理芯片csv3521，启动电流不高于25ua；变压器驱动芯片可采用csv5010，具备10a峰值驱动电流能力；副边可用锴威特同步整流芯片csv2812，漏极检查点耐压高达300v 。
图9：双管反激拓扑
方案特点
效率高，续流二极管将漏感能量回馈给电源
有效抑制关断电压尖峰
同步整流提升转换效率
可降低充电模块待机功耗
总结
针对充电桩行业应用，锴威特可提供丰富种类的sic器件，sbd以及其他功率器件，并能提供电源管理芯片，驱动ic等，以满足充电桩中不同拓扑及功率级的应用，可为客户提供一站式的国产化尊龙在线登录的解决方案。
锴威特量产sic mosfet列表
锴威特量产sic sbd列表
锴威特隔离驱动芯片列表
锴威特辅助电源管理芯片列表
*在研芯片
