大联大友尚集团推出基于ST产品的7KW车载充电机方案

2024年4月23日，致力于亚太地区市场的国际领先半导体元器件分销商---大联大控股宣布，其旗下友尚推出基于意法半导体（ST）STDES-7KWOBC开发板的7KW车载充电机方案。

图示1-大联大友尚基于ST产品的7KW车载充电机方案的展示板图

随着环保意识的日益增强和新能源汽车技术的飞速发展，电动汽车（EV）的普及率逐年攀升，已成为汽车产业发展的重要方向。其中，车载充电机（OBC）作为电动汽车充电系统的核心部件，其性能与效率直接关系到电动汽车的充电体验与使用便捷性。为简化车载充电机设计，大联大友尚基于STDES-7KWOBC开发板推出7KW车载充电机方案，可以通过家用交流电源插头或公共交流充电站为电动汽车充电。

图示2-大联大友尚基于ST产品的7KW车载充电机方案的场景应用图

该方案嵌入单相带SiC的交错图腾柱PFC和双电气隔离全桥LLC DC-DC ZVS谐振转换器，在PFC电路部分，方案采用了TN3050H-12GY-TR、STBR3012G2Y、SCTH35N65G2V-7AG和STGAP1AS器件。LLC电路部分，采用STB47N60DM6AG，STPSC20065GY-TR，A6387等元器件。在电路控制方面，PFC电路和LLC电路均采用SPC58NN84E7 MCU进行控制。STDES-7KWOBC交错图腾柱PFC的开关频率70KHz，具有电感电流平衡控制功能。而双DC-DC LLC谐振转换器在80KHz至310KHz的范围内，具有输出电流平衡控制功能，这些功能能够确保并联级的电流平衡。

此方案的电源平台是一个7KW模组，能够在输出端提供恒流（CC）或恒压（CV）。值得一提的是，铝基板上的下层绝缘金属基板（IMS）极大地提高了散热效率，支持强制空气或液体冷却方式。每个分系统模块之间的设计允许通过导线轻松实现母线连接，从而简化了设计流程。此外，方案还采用了SiC MOS/Diode，这使得系统能够实现高输出功率和更高的功率密度。

图示3-大联大友尚基于ST产品的7KW车载充电机方案的方块图

借助SiC和SJ功率MOSFET、硅和SiC二极管、栅极驱动器、SPC58NN84E7微控制器以及用于浪涌电流限制的SCR晶闸管，方案能够获得高效率和高功率密度。不仅如此，方案的每个模组都可以通过导线或汇流排实现轻松互联，这不仅可以简化连接过程，而且有助于达到更高的输出功率。

核心技术优势：

• 汇流排互联；
• 车规级MCU控制；
• 总峰效率大于94%；
• 短路、过载、过热保护；
• 兼容于不同类型的电池，以及不同类型的输入电源；
• 不同的电压和电流条件下保持稳定，以确保充电过程的正常进行。

方案规格：

• 前端PFC级采用2通道交错图腾柱拓扑结构，工作频率为70KHz；
• 数字浪涌电流控制；
• DC-DC级采用FB LLC谐振拓扑结构，谐振频率为140KHz；
• 恒流恒压模式；
• 基于SPC58NN84E7单片机的控制级；
• 12V输入电源电压与输出电压GND（高压电池）电气隔离；
• 汇流排互联的可能性；

功率因数校正阶段：

主要产品：TN3050H-12GY-TR SCR、STBR3012G2Y旁路二极管、SCTH35N65G2V-7AG碳化硅功率场效电晶体；

o 输入：85V至265V交流，45Hz至65Hz；
o 数字浪涌电流限制器；
o 最大输入电流：32A有效值；
o 开关频率：70KHz；
o 连续导通模式（CCM）下的平均电流模式控制；
o PID或2p2z 2x独立电流环路稳压器；
o PID或2p2pz稳压器；
o SPC58NN84E7单片机控制器。

DC-DC级：

o 主要产品：STB47N60DM6AG功率场效电晶体、STPSC20065GY-TR输出二极体、A6387栅极驱动器；
o 输出电压：250V至450V直流；
o 开关频率：92KHZ至250KHz，启动频率为350KHz；
o 两个独立的电流环路（CC）；
o 一个电压环路加电流平衡（CV）；
o PID调节器；
o SPC58NN84E7单片机控制器。

符合RoHs标准。

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基于意法半导体STDES-7KWOBC的7KW车载充电器（OBC）解决方案

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