Microchip Releases Chipset Solution for Designing Onboard EV Chargers

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July 01, 2024 

### 概述

Microchip發佈了一款車載充電器（OBC）解決方案，結合了公司的智能化、功率因數校正、信號生成、高壓和大電流驅動元件。這些元件包括Microchip的dsPIC33C數位信號控制器（DSC）、MCP14C1隔離SiC閘極驅動器和SiC MOSFET。該解決方案旨在加快電動車（EV）和插電式混合動力車（PHEV）開發者的上市時間。

### 控制

Microchip的dsPIC已被設計師多年用於電機控制功率逆變器和充電電路。dsPIC33C DSC微控制器家族通過AEC-Q100認證，適用於汽車應用。這些微控制器具有雙核心架構，一個核心專注於控制和汽車通信，另一個則處理信號處理和複雜任務，如功率因數校正和調製。這種任務分離提高了性能和可靠性。

### 驅動

MCP14C1隔離閘極驅動器同樣通過了AEC-Q100認證，提供多種芯片封裝選擇，適用於驅動SiC MOSFET。驅動器芯片支持欠壓鎖定功能，並提供分離輸出，允許設計師使用外部閘極電阻進行調整，從而降低成本並提高可靠性。

### 功率

Microchip的SiC功率MOSFET同樣通過了AEC-Q100認證，採用D2PAK-7 XL表面貼裝封裝。這些SiC MOSFET提供更高的電壓和電流容量，並具有更好的熱擊穿特性。封裝中的五個並聯源感測引腳增加了電流容量並減少了開關損耗。

### DSP微控制器、閘極驅動器和SiC MOSFET

在典型的EV充電場景中，車輛接收不同的交流或直流電壓，並以不同的電流流量進行充電。車載充電系統將這些電力轉換為EV電池包可以接受的形式。這需要根據電池包的特定設計屬性進行調整。

### 一站式解決方案的廣泛功能

Microchip的參考設計包括完整的充電解決方案，易於適應各種車載充電場景。除了演示應用、參考設計和內建參考板，該解決方案還包括開發和模擬工具、多種元件選項和專門的支持團隊。

### 總結

Microchip的OBC解決方案通過結合其各種經過驗證的元件，為設計師提供了一個可靠且高效的車載充電器設計平台，從而提高了電動汽車的續航里程、電池壽命和客戶滿意度。

這款車載充電器（OBC）解決方案的主要硬件元件包括：

1. **dsPIC33C數位信號控制器（DSC）**：

   - 用於電機控制功率逆變器和充電電路。

   - 具有雙核心架構，一個核心專注於控制和汽車通信，另一個處理信號處理和複雜任務。

   - 提供高解析度脈衝寬度調製（PWM）和類比數位轉換器（ADC）。

2. **MCP14C1隔離SiC閘極驅動器**：

   - 提供多種芯片封裝選擇，包括SOIC-8寬體和SOIC-8窄體封裝。

   - 設計用於驅動碳化矽（SiC）MOSFET，支持欠壓鎖定功能。

   - 提供分離輸出，允許使用外部閘極電阻進行調整。

3. **SiC功率MOSFET**：

   - 通過AEC-Q100認證，採用D2PAK-7 XL表面貼裝封裝。

   - 提供更高的電壓和電流容量，具有更好的熱擊穿特性。

   - 封裝中的五個並聯源感測引腳增加了電流容量並減少了開關損耗。

這張圖展示的應該是一個直流-直流轉換器（DC-DC converter）或是部分電動車的高壓系統，而不是典型的交流-直流車載充電器。這種轉換器在電動車中也非常常見，用於將高壓直流電（來自電池或其他高壓源）轉換為其他所需的直流電壓。

讓我們再詳細解釋一下這張圖：

輸入電壓：

輸入電壓範圍是750 VDC到850 VDC，最大功率為11 kW。

SiC PIM模塊：

系統包含兩個SiC功率集成模塊（PIM），每個模塊包含兩個高頻半橋（HF Half Bridge）。

每個SiC PIM模塊都配備了閘極驅動器和PWM控制器。

隔離變壓器：

系統設計了4 kV的隔離變壓器，用於在初級和次級之間提供電氣隔離，確保安全性。

電感和電容：

系統中包含S/R電感（Choke）和大容量電容（Bulk Capacitor），用於濾波和能量存儲。

控制和監測：

系統的核心控制板是基於dsPIC33CK的DP PIM板，用於整個系統的控制和管理。

包含VIN Sense和Vout Sense，用於監測輸入和輸出電壓。

輔助電源：

系統包含一個24W的Flyback轉換器，提供24 VDC的輔助電源輸入。

內部還有DC-DC 5V穩壓器（MIC2176-3YMM）和LDO 3.3V穩壓器（MCP1801/3.3V），用於提供控制電路所需的低壓電源。

通信接口：

系統支持多種通信接口，包括UART、GPIO和CAN（由ATA6563提供支持）。

總結來說，這張圖展示了一個高壓直流-直流轉換器系統的硬件架構，這種系統在電動車中用於將高壓直流電轉換為其他所需的直流電壓，以供給不同的車載設備。