充电年华是消费者和企业评估采办电动汽车 (EV)的一个要紧探求身分。为了缩短充电年华，业界正转向采用
为了告竣更速的充电速率、适配更高的电动汽车电池电压并抬高集体能效，DCFC 必需正在更高的电压和功率水准下运转。这给 OEM 带来了寻事，必需安排出一种不妨优化功用，同时不影响牢靠性和安闲性的架构。
DCFC 集成了众种器件，包含用于辅助电源、感测、电源治理、毗邻和通讯的器件。其余，为了餍足各样电动汽车不时繁荣的充电需求，必需采用轻巧的创制手腕，这也使安排变得尤其庞大。
图 2 显示了换取充电和直流充电之间的分歧。对付换取充电（图 2 左侧），车载充电器 (OBC)插入模范换取插座。OBC 将换取电转换为妥贴的直流电为电池充电。对付直流充电（图 2 右侧），充电桩直接给电池充电。
目前电动汽车的 OBC 依赖换取充电，最大额定功率为 22 kW。直流充电绕过了 OBC，直接向电池输送直流电，以是能供应高得众的功率，从 50 kW 到 400 kW 以上以至更高。
因为这个因由，DCFC 常被称为“迅速”或“超迅速”充电桩。如许高的充电速率和更大的方便性为电动汽车带来了更众的运用和用例。比如，电动汽车借使须要八小时才气充满电，是不适合长途驾驶的，但借助超迅速充电桩，电动汽车能够正在短暂的苏息年华内大方充电，扩张车辆的续航里程，使其尤其适合通常行使。以是，从现正在到 2030 年，迅速直流充电桩的复合年增进率估计将逾越 30%（开头：Yol Development）。
碳化硅 (SiC)和功率集成模块 (PIM)技能的前进，是督促向更迅速充电转换的症结驱动力。SiC 使 DCFC 不妨以更高的频率运转（所以功用也更高），同时以更速的速率供应更众功率。PIM 使 OEM 不妨迅速将优秀的技能集成到紧凑、简易的设置中，并告竣精采的热治理、牢靠性和可创制性，从而加快 SiC 技能的普及。
如图 3 所示，直流充电桩要紧包含两级：AC-DC 级和后续 DC-DC 级。AC-DC 级异日自电网的换取电转换为直流电，而第二级确保以适合电池所需的电压和电流水准供应功率。
对付贸易运用，3 级充电桩须要行使三相电源（图 4），能够正在短短 30 分钟内扩张 100 众英里的续航里程。正在将电动汽车技能引入运输和物流等运用方面，这些超迅速充电桩将阐扬紧要影响。
3 级 DCFC 的前端由三相功率因数校正 (PFC) 升压级构成，能够是单向或双向；升压级能够采用各样拓扑（二电平或三电平）告竣。PFC 级继承电网电压（400 EU、480 US），并将其升压至 700 至 1000 V。对付下一代充电桩，业界曾经对准了更高电压。
正在升压级之后，DCDC 分开级将总线电压转换为所需的输出电压。此电压须要与电动汽车电池的充电弧线坚持相仿。以是，DC-DC 输出或许须要正在 150 V 至 1500 V 之间摆动，简直电压取决于电池和所处的充电阶段。转换器平常针对特定电压水准（常睹为 400 V 或 800 V）举办优化。为了告竣更高的功率水准，DCFC 会将众个功率模块（图 6）堆叠起来并联运转。
为了正在此类高电压下告竣更高的功用，业界正从分立式、IGBT 和羼杂计划转向SiC 功率集成模块 (PIM)。（图 7）除 PIM 除外，DCFC 还须要众种功率器件，包含栅极驱动器 IC、数字分开器、电源 IC（LDO、SMPS 等）和电流检测。
通讯和毗邻也是 DCFC 安排的症结方面。堆叠的模块须要不妨与充电桩限制器通讯，车辆和充电桩必需就充电序列举办通讯（CAN 或 PLC）。独立的迅速直流充电桩还须要不妨措置充电闭系的支出。结尾，充电桩须要治理本身的爱护、软件升级等（比如通过蓝牙低功耗、Wi-Fi 4、LTE）。本质模范由所行使的直流充电合同规章，比如 IEC61851 / SAE1772、GB/T、CHAdeMO、组合充电体系 (CCS) 或特斯拉超等充电桩（图 8）。
安排 DCFC 时，有众个症结身分须要探求，这些身分会影响架构安排和器件遴选：
确定应优化功用的电压和功率局限。充电桩正在充电时间正在差异的电平运转，以是体系应针对对电力传输功用影响最大的电平举办优化。
分立式安排的轻巧性更大，但开荒经过也更庞大（图 7）。对付很众运用而言，模块正在功用方面的诸众上风是分立式安排难以企及的。比如，模块将众个功率器件集成正在单个紧凑的封装中，简化了机器拼装，优化了热治理，抬高了牢靠性，并削减了电压尖峰和高频EMI。
所遴选的拓扑布局（即二电平照样三电平）以及充电桩须要单向运转照样双向运转，都市影响器件的遴选。告竣直流充电桩 PFC 和 DC-DC 级的拓扑布局选项有很众。因为功率和电压水准尽头高，很众 OEM 的首选架构普通是三级功率因数校正 (PFC)。PFC 安排最常用的拓扑布局有三开闭 Vienna（单向）、NPC、A-NPC、T-NPC（双向交换二极管）和六开闭（双向） 。DCDC 级平常以全桥或相移 LLC 及其变体告竣，并采用双有源桥 (DAB) 架构维持双向拓扑布局。这些拓扑布局包含二电和悦三电平体系，它们差异采用 600 至 650 V 或 900 至 1200 V 开闭和二极管。（进一步认识拓扑布局：迅速直流电动汽车充电：体系中行使的常睹拓扑和功率器件）
应提神物理体系抑制，包含尺寸、重量、本钱和其他须要探求的限定身分。比如，借使尺寸和重量很紧要，那么遴选基于 SiC 的模块将能低重总体布线哀求，减小体系尺寸，并减轻车重。
治理散热对付维护功用、牢靠性和体系行使寿命至闭紧要。行使 SiC 器件以更高频率运转，能够抬高功率密度，晋升功用，并削减须要治理的热量。别的，很众模块还针对行使极低热阻原料的热通报举办了优化。
具有器件和模块的无误模子能够大大简化和加快安排经过，特别是正在衡量众种安排计划时。
明了特定运用须要哪些模范和合同。确保所选的供应商和产物系列维持全面或许须要纳入的模范，以维持当今和将来的电动汽车。
依据规矩哀求，必需装备接地妨碍断道(GFI) 性能。其他性能（如浪涌电流和过压爱护）也至闭紧要。体系中何如集成这些性能（即独自的电道、功率级的一一面、集成正在模块上等），将会影响对其他体系抑制条目的优化。
理思处境下，电动汽车正在非岑岭时段充电。这会大大低重电力本钱，并削减岑岭时段电网的负荷，避免变成停电。
为了告竣这一倾向，直流充电桩须要与储能体系(ESS)和太阳能发电体系集成。ESS 正在非岑岭时段充电，积聚电力以供白昼行使。通过装置太阳能电池板以正在白昼发电，能够削减对 ESS 电力的泯灭，从而减轻 ESS 的负荷。正在这种装备中，DC/DC 转换器能够毗邻到高压总线来为电动汽车充电。
安森美(onsemi)全力于正在供应链的全面层面告竣可赓续繁荣。对付希冀采用此类优秀架构的 OEM，安森美能够助助他们以高效、安闲、牢靠、可赓续的形式集成相宜的技能。
迅速和超迅速直流充电是电动汽车的将来。迅速直流充电桩不妨将充电年华缩短至不到一小时，这将为电动汽车启发一系列全新的运用规模和行使场景。
通过认识影响器件遴选的症结安排探求身分，工程师能够优化大功爽直流充电桩架构，告竣更高的功用、牢靠性和本能。跟着碳化硅和功率集成模块等技能的前进，工程师能够更迅速地评估和安排庞大体系，而无需作出妥协。由此，OEM 能够赶速且经济高效地餍足墟市的充电需求。况且，OEM 能够与相宜的互助伙伴互助，通过集成储能体系等新技能来创筑更具可赓续性的本原步骤，从而不时晋升产物的质料和适用性。
固然 IGBT 和羼杂告竣计划仍正在行使，但基于 SiC 的功率模块正赶速成为 DCFC 充电运用的首选计划。安森美供应专用于DCFC的现成PIM系列，其具有EliteSiC 900 V和1200 V击穿电压额定值。这些模块维持半桥和全桥拓扑布局，采用F1 和F2 封装，具有极低的RDSons（3 至40 m，简直取决于装备）。别的，安森美正正在开荒众种行使 M3S 技能平台的新的 SiC PIM 产物，以进一步为安排职员的体系安排供应更大的轻巧性。
安森美还供应雄厚的参考安排和硬件，装备特意的专家运用团队，为环球电动汽车充电体系安排供应 SiC 驱动器优化和体系计划专业学问，让安排职员能够迅速评估驱动器并加快运用开荒。
