800V車載充電器（OBC）正在穩步發展，為電動汽車（EV）提供快速和超快速充電。然而，從現有的400V OBC轉向800V OBC直接影響了OBC中存在的半導體器件、二極管橋、微控制器單元（MCU）和變壓器的選擇。

本文討論了這四個參數，為在電動汽車中轉向800V OBC的工程師提供了見解。

半導體器件

400V電動汽車OBC允許使用成熟的硅基MOSFET，其典型的標準額定電壓為650V。然而，對于800V電動汽車車載充電器，其MOSFET額定電壓必須增加，因為需要1200V的阻斷電壓能力。

寬帶隙（WBG）器件，如基于SiC的MOSFET，正以其1200V的額定電壓成為成功的替代品。SiC MOSFET比Si MOSFET的一些優點是更高的擊穿電壓、更低的導通電阻、更好的散熱和更高的開關頻率。 

Onsemi開發了一種專用的半橋SiC模塊NXH010P120MNF1，具有1200V/10mΩ的規格。該模塊已在25 kW快速直流充電器中進行了測試，以支持400和800V電動汽車動力系統，如圖所示。96%的效率、電隔離大電流驅動器和輔助電源解決方案是其中的一些關鍵特征。

然而，GaN憑借其優越的開關頻率，也在迅速與SiC技術競爭。一個例子是英飛凌科技公司在APEC 2023上宣布的11 kW/800V OBC中使用GaN晶體管。該公司聲稱，OBC比SiC更好，功率密度高出36%。

二極管橋

當800V OBC連接到120或240V電網時，交流/直流轉換器級中的二極管橋的額定值必須能夠處理增加的電壓。與400V OBC相比，二極管橋所需的額定電壓加倍。然而，即使二極管橋的期望額定電壓增加，也不意味著損耗增加。 

在800V OBC中，變壓器匝數比通常加倍以補償更高的電池電壓。這種調整使變壓器次級繞組中的電流減半，并將變壓器的整體銅損耗降低了兩倍。通過次級繞組的電流的減少也降低了二極管橋中的功率損耗。

適用于800V OBC的二極管橋可以具有比400V OBC中使用的更低的內阻，從而減少傳導損耗。一個可以比較的例子是意法半導體的STPSC2006CW（600 V）和STPSC15H12（1200 V）SiC二極管，與前者相比，后者的內阻為66 mΩ，額定值為84 mΩ。

控制單元

在選擇更高電壓的電動汽車動力總成時，MCU是OBC中經常被忽視的組件。雖然用于400V OBC EV動力總成的MCU似乎可以用于800V OBC電動汽車動力總成，但MCU的更高分辨率ADC是必要的。

但即使在我們談論電動汽車的MCU之前，很明顯，內燃機汽車中使用的傳統MCU不能用于電動汽車，如圖4所示。隨著渴望更高開關頻率的WBG設備的出現，對電動汽車中使用的復雜MCU有著明確的需求。

上圖顯示，在OBC中，MCU在控制PFC和LLC部分方面的作用很突出。在這兩個部分中，必須在轉換器的輸入或輸出端處理800V的電壓。

因此，當從400V移動到800V時，ADC必須具有更高的分辨率，以有效地控制饋送到半導體開關的PWM。此外，MCU的更高分辨率ADC，如Stellar E1的12位分辨率，也實現了高效的電壓和電流傳感。

變壓器

在800V OBC中，變壓器匝數比（n=N2/N1）通常是400V OBC的兩倍。這種調整是必要的，以補償較高的電池電壓，并在初級側保持類似的電壓和電流波形。

次級電流的幅度減半，允許使用更薄的次級繞組。橫截面積的減小有助于將繞組安裝到鐵芯窗口中，并減少傳導損耗。然而，根據一項研究，由于磁通密度保持不變，變壓器的鐵損沒有受到顯著影響。

總結

電動汽車的快速和超快速充電特性鼓勵電動汽車制造商為OBC提供更高的功率。雖然提高現有400V OBC的功率密度是一項正在進行的研究，但800V OBC為支持更快的電動汽車充電開辟了新的機會。

然而，應注意WBG半導體開關、二極管和變壓器的額定值。MCU必須具有更好的ADC分辨率，以支持800V OBC中的寬電壓擺動。

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