【独家秘笈】最优8KW 全碳化硅 LLC 变换器的设计方案！

随着电动汽车的火热发展，充电桩和车载充电器的方案已经成为市场的热点。 此类应用中，其输入电压大都是三相交流输入，经过三相PFC后，直流母线电压会高到7，800V，如此高的直流母线电压给后级的DC/DC变换器的设计带来极大的挑战。 首先是器件的选择，800V的母线电压，要求DC/DC的Mosfet的额定电压至少需要1000V，而在这个电压等级下的MOS管选择非常有限。所以，目前大多数方案采用的三电平电路，用两个600V的Mosfet串联，来解决高母线电压带来的MOS管应力问题。 其次是高压下的开关损耗很大，使得我们必须选择软开关的电路拓扑。LLC变换器可以在全负载范围内实现ZVS，使高压输入下，高开关频率成为可能。

下图给出了典型三电平全桥谐振变换器的电路。三电平全桥LLC变换器三电平变换器有其独有的优点，比如每个Mosfet只需要承受一半的输入电压。当然，也有缺点，比如每个桥臂需要4个MOSFET以及各自的驱动，增加了系统复杂度，再比如每个桥臂需要各自的钳位二极管，增加了系统成本。

本贴中，将介绍我们8KW LLC变换器的设计方案。使用Cree的1200V 碳化硅Mos管代替上图中两个串联的MOS，

三电平变换器简化成传统两电平全桥变换器，如下图。 同时，我们将开关频率设定到160KHz，减小了磁性器件和整个变换器的体积。8KW 碳化硅全桥LLC解决方案 这里先传一张我们的样机图片：大家感兴趣的话， 我会将我们的设计参数，测试结果以及设计中遇到的问题一一分享给大家。我们比较了1200V SiC 和650V CoolMos的参数。从中我们可以看到，SiC的寄生电容，开关速度以及反向恢复电荷都比较小，那么同样开关频率下，开关损耗小，thermal性能更好。 网友互动Bake_ql：

频率再跑高点，现在的60K太低了，优势不明显！你跑个100K以上的，效率x体积优势可明显看出，整个电路简单可靠，目前唯一劣势是成本，SiC MOS现在成本比Si MOS贵不是一点点！ 你可以将原边全桥改为两个半桥interleaving，二次侧电流纹波很小，也许优势更明显。 600V Si MOS不用三电平也可以做到，对于一些大的公司以数量为主的公司，那样的方案更具有优势！ Sunpower：SiC MOS驱动电压在使用负压关断时需要注意，CREE VGS最大值-10/+25，推荐值-5/+20。为什么不能跟MOS似的正负压相同？是因为材料还是工艺的问题导致不能做到？ Hlp330：这个应该是工艺上的问题，也可能和成本有很大的关系。 楼主：SiC器件的驱动gate oxide（栅氧化层）与硅

器件不同，做不到正负对称。不过我们做应用的，把驱动设计在Spec范围内，保证它的正常工作就是了。话说到这里，在LLC桥式电路里，上下管驱动最常用的驱动方式就是用隔离变压器驱动，但是用隔离变压器驱动，正负电压是对称的，我们用什么样的线路来解决这个SiC驱动电压不对称的要求呢？ 大家有什么想法？ Aili：驱动电路呢？ Hlp330：LLC的变压器驱动可以加二极管隔离负压的，如果需要适当的负压，稍微的修改驱动电路也是可以做到的。

楼主：加二极管隔离负压 是指用二极管阻断负压回路吗？ 然后再加放电电路？ Hlp330：是的，如果你需要一点负压的话，电路也可以适当的修改一下，看过飞兆的一款电路可就是这样的。 楼主：有没有线路看一下？阻断了负压之后，又要产生一定电平的负压，我们的线路上是实现了。不过负压的建立需要时间。

Hlp330：这个我找一下，以前看到的的，就是一个电容，启动的时候确实需要一定的充电时间。

楼主：如果是这样的话应该是稳压管并联电容，稳压管决定电压的高低，电容用来保持电压。我们增加了一点线路来加快电容电压的建立。

Hlp330：是的，以前的电路确实如此。 Hlp330： 看楼主的电路，原边串，副边是并的，原边高压的。8KW是可以做的。