車載充電器（OBC）是電動汽車（EV）和混合動力電動汽車（HEV）的重要組成部分。車載充電機(OBC)為電動汽車(EV)的高壓直流電池組提供了從電網充電的關鍵功能。當將電動汽車通過合適的充電線連接到充電樁時，OBC就會開始充電。

電動汽車的 OBC 設計需要高功率密度和效率最大化，以充分利用電動汽車空間并最小化重量。雙向 OBC 由一個雙向 AC/DC轉換器組成，通常是一個功率因數校正（PFC）電路，后面則跟著一個隔離的雙向 DC/DC 轉換器。如圖所示。

典型OBC架構圖

隨著電動汽車的市場份額不斷增加，每輛車的電池裝機容量也在增加，消費者還要求為大容量電池提供更快的充電時間。配備足夠電池容量的電動汽車將有可能充當儲能系統，實現在各種場景下的放電功能，如家庭用電、車輛到電網的饋電，或是進行車輛到車輛充電。因此，OBC 正在從單向拓撲到雙向拓撲轉變，采用雙向 OBC 提高系統效率是一種普遍趨勢。

另外，針對高性能的電動汽車，電池工作電壓將逐漸從 400 V 增加到 800 V。隨之帶來的就是傳統的SI MOS管已不能滿足需求，而IGBT的工作頻率又不能滿足開關電源的高頻需求。因此，各大新能源車廠逐漸將目光聚焦在SiC MOS上。

一般OBC前級PFC采用圖騰PFC拓撲，圖騰柱 PFC 包含兩個以不同頻率工作的半橋，高頻部分（S1~S4）采用650V的SiC MOS，工頻部分（S5~S6）采用SI MOS或IGBT。高頻橋臂進行升壓、整流，以高頻率切換。低頻橋臂主要對輸入電壓進行整流，在 50/60 Hz 的頻率下切換。

單向 OBC 中的 DC/DC 轉換器通常是 LLC 諧振轉換器，但這是一種單向拓撲，在反向放電工作模式下，轉換器的電壓增益受到限制，從而降低了其性能。因此，下圖中的雙向 CLLC 諧振轉換器更適合 DC/DC 級，因為它在充電和放電模式下都結合了高效率和寬輸出電壓范圍。而DC-DC這級原邊常采用650V的SI MOS，副邊高壓輸出常采用1200V SiC MOS。    

隨著SiC MOS管的大量使用，在開關過程中會出現尖峰，這與電壓電流的瞬態變化以及寄生參數 (電感、電容) 有關，特別是針對高頻開關。在SiC MOS開通過程中，伴隨很大的電壓瞬變，即dv/dt，從而在寄生電容中產生大的位移電流Cdv/dt，形成電流尖峰；在MOS關斷過程中，通道內產生電流瞬變di/dt， 瞬變電流在寄生電感端產生尖峰電壓U=Ldi/dt。

因此，根據公式u=Ldi/dt，在削減尖峰時我們可以相應從這幾個方面進行考慮：

MOSFET關斷前的電流

開關速度

電路中電感（包括寄生電感）

針對OBC的這些應用需求，隔離驅動比非隔離驅動，在傳輸延時，可靠性，尺寸方面都存在很大的優勢。并且在系統成本，器件集成度上都會有很明顯的改善。因此，榮湃推出了雙通道隔離驅動Pai8233系列來滿足這些需求。如下是榮湃雙通道隔離驅動在OBC上的典型應用框圖。

在OBC的應用中，當非理想的PCB 布局和長封裝引線引入寄生電感時，開關期間開關管的柵-源極電壓會因為高di/dt 和dv/dt 而產生高振鈴。如果振鈴超過開關管的柵極閾值電壓，則存在意外接通和直通的風險。在開關管上施加負壓是一種將振鈴保持在閾值以下的常用方法。以下是實現柵極負壓關斷的一個示例。

在二次側隔離電源上使用齊納二極管構造一個負電源電壓，為驅動器輸出提供負壓，讓開關管實現負壓關斷。

負壓由齊納二極管電壓設置，如果隔離電源VDDA 等于25V，關斷電壓為-5.1 V，開通電壓為25V-5.1V≈20V。

Pai8233性能優勢：

●  每個輸出可以實現低至19ns傳播延遲和5ns的最大延遲匹配

●  提供最大4A/8A的拉灌電流能力

●  在SOIC-14寬體封裝中提供5000VRMS隔離

●  100kV/μs和300kV/us的最小共模瞬變抗擾度(CMTI)提高系統魯棒性

●  最大工作電源電壓為25V，而輸入側則接受3V至5.5V的電源電壓

●  所有電源電壓引腳均支持欠壓鎖定(UVLO)保護

●  Pai8233 具備的出色功能,適用于高可靠性、高功率密度和高效率的OBC系統。

榮湃半導體成立于2017年，專注于隔離領域芯片的設計與研發，目前，公司已成功研發并生產出數字隔離器、隔離驅動、接口、采樣與基準等產品系列，廣泛應用于電動汽車、光伏儲能、工業控制、通訊等領域。

如需獲得更多信息，歡迎訪問榮湃半導體官網www.rpsemi.com或撥打400-679-0809聯系我們。

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