隨著電動汽車行業的蓬勃發展,車載充電器(OBC)的性能優化成為了提升車輛續航能力和能源利用效率的關鍵一環。傳統基于分立器件的設計在追求更高功率密度和更緊湊體積的過程中,逐漸暴露出其局限性。
以往,OBC多采用分立式器件,如表面貼裝(SMD)元件,這些元件需要通過復雜的散熱設計和精確的絕緣措施來確保性能。然而,隨著功率密度的不斷提升,這種方式在熱管理、布板復雜度以及絕緣安全性方面面臨巨大挑戰,難以滿足市場對緊湊化和高性能的雙重需求。
在架構層面,OBC的設計思路主要分為模塊化和集中式兩種。模塊化方案雖然靈活,但所需元器件數量多,增加了成本和體積。相比之下,集中式方案利用單一的三相AC/DC轉換器支持單相和三相運行,大大減少了元件數量,更符合高功率密度的要求,因此逐漸成為主流趨勢。
在此背景下,功率模塊化設計應運而生,成為突破傳統設計瓶頸的關鍵。模塊化不僅集成了更多功能,減少了外圍器件,還通過緊湊的布局提升了散熱和隔離性能,為更高的功率密度創造了條件。這一設計思路有效解決了分立器件在散熱、絕緣和集成度方面的限制,為OBC在高功率密度和高效率方向的演進奠定了堅實基礎。
在模塊化設計的推動下,碳化硅(SiC)器件因其高效的開關性能和出色的熱特性,在OBC應用中展現出巨大潛力。以ROHM推出的HSDIP20模塊為例,該模塊集成了4個或6個SiC MOSFET,在全橋電路中實現了更高的集成度和更優的熱管理能力。通過采用氮化鋁陶瓷層隔離散熱焊盤與MOSFET漏極,大幅降低了結殼熱阻,簡化了外部熱界面材料的隔離工序,提升了系統的可靠性和緊湊性。

HSDIP20模塊在電氣設計上實現了內部隔離,簡化了外部電路的處理,降低了開發難度和成本。其緊湊的布局減少了PCB占用面積,進一步縮小了整體系統體積。在性能測試中,該模塊在800V直流鏈路電壓下展現出穩定的開關損耗,在11kW雙向AC/DC變換級中的仿真效率接近99%,充分證明了其在高功率密度下的高效率表現。

HSDIP20系列提供多種拓撲選擇,涵蓋了不同功率范圍和應用場景,為開發者提供了靈活的選擇。所有模塊均采用統一封裝形式,便于應用擴展,并符合車規級標準,確保了可靠性和一致性。通過優化內部結構和提升熱性能,該模塊可在較低的結溫下穩定運行,為進一步提升功率密度提供了可能。
隨著電動化的深入發展,車載充電器對高效率、緊湊化和成本可控性的要求日益提高。以ROHM HSDIP20為代表的緊湊型SiC模塊,通過集成高性能SiC MOSFET并優化隔離、散熱與拓撲設計,成功實現了在更小體積內達到更高功率密度和接近99%的效率,為電動汽車的續航和充電體驗帶來了顯著提升,也為車網互動和雙向充電提供了可靠的硬件支持。











