充电桩方案浅析

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充电桩方案浅析 [复制链接]

常见充电桩有直流充电桩、交流充电桩、交直流充电桩等。涉及到的芯片或零组件包括充电模块、显示模块、线缆、主控板及元器件、接触器、断路器、继电器、外壳、插头插座等。

 

1、充电桩成本构成：充电模块（30kW单个约2000元）、充电枪线（5米约5000元）、主控板（约1500元）、显示模块+通讯模块+壳体+线束+继电器（整体300元/kW，售价400元/kW）；

 

2、800V高压充电桩相对于400V升级：单800V升压内部结构不升级；高功率高电流要做分体机，耐高压高电流线束继电器、软件系统升级，若用液冷成本翻倍。

充电桩方案及零部件，网上信息偏少。我们照旧从零部件组成做简单剖析。

 

 

 

图1 盛弘交流充电桩SEA220/32-H（图源：充电头）

 

品牌	型号	描述
兆易创新(GIGADEVICE)	-	主控芯片
中汇瑞德(CHUROD)	CHS01-S-112LA	T型40A大电流继电器
良信(NADER)	NDB1LE-40C40	漏电保护开关断路器漏电AC 30mA 1P+N 6A
新巨(ZIPPY)	DFW-05 5RA	5A微动开关，配合机械结构检测充电枪插入是否到位
宏发(HONGFA)	HF49FD/012-1H11	5A/12VDC功率继电器
光宝(LITE-ON)	LTV-816-C	光耦
-	-	隔离供电模块
湖南艾华(AISHI)	-	16V 1000μF电容
湖南艾华(AISHI)	-	400V 33μF高压滤波电解电容
红宝石(RUBYCON)	-	50V 10μF供电电容
-	CR2032	3V纽扣电池
-	-	隔离通讯芯片
-	-	网口
-	-	隔离供电模块
-	-	USB-A母座
-	U25.000	25.000MHz贴片晶振
-	SCK154	NTC浪涌抑制电阻
-	-	压敏电阻，进行过压保护
-	-	变压器
-	-	共模电感
-	-	2.5A 250V延时保险丝
-	-	阻容感、LED、连接器、充电急停按钮、接口、结构件和紧固件等等

 表1 盛弘交流充电桩SEA220/32-H部分物料

 

另一方面，我们看看充电桩的电源管理芯片品牌有哪些？

 

德州仪器（TI）：

 

TI 的电源管理集成电路 (IC) 覆盖范围从标准 IC 到集成解决方案，包括电源模块、数字电源、电池管理和高性能的 MOSFET 和门极驱动器。TI 的产品选择范围非常广泛，从隔离式 AC/DC 和 DC/DC 电源控制器和非隔离式电压稳压器（如开关 DC/DC 转换器和线性稳压器）直到 PMIC 和 LED 驱动器和显示解决方案。TI 广泛的电源管理产品系列、设计工具和支持资源可以帮助您构建创新、高效、价格实惠的解决方案，让您更快地进入市场.

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意法半导体（ST）：

作为世界领先的集成式与分立式电源转换半导体供应商之一，意法半导体的电源管理器件可以提供节能、大功率密度和低待机功率设计解决方案。产品包括高集成度AC-DC转换器、开关DC-DC转换器、线性稳压器、电池管理IC、LED驱动器、光电IC、MOSFET和IGBT驱动器、电机驱动器等。这些集成式解决方案缩短了设计周期，并且意法半导体的eDesignSuite让您能够迅速选择最符合您的电源管理设计要求的配置并对其进行仿真，从而加快了面市步伐。

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罗姆（ROHM）：

ROHM的电源管理IC包括线性调节器、开关调节器、电源管理开关IC、系统电源等多个品种。ROHM的电源管理开关IC系列产品把低导通电阻MOS FET开关和各种保护电路内置于单芯片中。可以在小型化的同时，实现损失较少、效率较高的电力供给和更加安全而稳定的系统设计。最适合于配备USB接口、存储卡、各种扩充模块等的PC、数字信息设备的电源管理。

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安森美（ON）：

安森美半导体为内部和外部电源应用提供交流-直流(ac-dc)控制器和稳压器，直流-直流(dc-dc)控制器、转换器和稳压器，电压和电流管理，二极管和整流器以及MOSFET。安森美半导体提供的产品和方案在从交流电到负载的转换的每一个电源链环节提升电源工作效率、降低待机能耗及提供功率因数校正。

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仙童（Fairchild）：

Fairchild 提供涵盖高、中和低功率范围的全系列功率半导体器件，是功率半导体的领导者和专家。提供最广泛和最具深度的功率产品组合，产品在电源、照明、计算、移动、汽车、工业电源、便携式医疗和家用设备等几乎每个功耗敏感型应用中都能实现最大程度的节能。Fairchild 解决方案能在提升能效的同时简化系统设计、节省电路板空间、提高系统可靠性并加快上市时间。

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英飞凌（Infineon）：

Infineon为开关电源(SMPS)应用提供丰富的高端产品组合，例如服务器电源、通信电源、不间断电源、PC电源、充电器电源、适配器、笔记本电脑电源和TV电源。

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既然是充电桩，充电模块是核心，技术路线也有不同：

 

 

图1 常见充电模块技术路径（图源：21电源）

 

1、前级PFC的拓扑方式：

 

（1）三相三线制三电平VIENNA；

（2）两路交错并联三相三线制三电平VIENNA；

（3）单相交错式三相三线制三电平VIENNA。

 

2、后级DC-DC的拓扑方式：

 

（1）两组交错式串联二电平全桥LLC；

（2）两组交错式并联二电平全桥LLC；

（3）三电平全桥移相ZVS；

（4）三相交错式LLC；

（5）三电平全桥LLC；

（6）两组交错式串联二电平全桥移相ZVZCS；

（7）两组交错式并联二电平全桥移相ZVZCS。

 

涉及的技术和内容比较复杂，我就不展讲。对工程师来讲，各类主控方案、电源技术、安全方案，还有采购渠道、成本和技术支持等多方面对比考量，充分调研方能选到适合自己的方案。