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GaN Systems日前在應用電力電子會議(APEC 2023)上發(fā)表了11kW/800V氮化鎵(GaN)車載充電器(On-Board Charger, OBC)參考設計。傳統(tǒng)上，電動車的OBC不是採用絕緣閘級電晶體(IGBT)，就是使用碳化硅(SiC)電晶體做為功率開關。但由于GaN Systems在電路拓撲設計上取得重大突破，因此讓GaN也能被用在OBC上。與基于SiC的OBC相比，GaN Systems的參考設計將功率密度提高了36%，整體物料清單(BOM)成本則可望降低15%以上。
左為典型的SiC 800V OBC，右為GaN Systems發(fā)表的GaN 800V OBC參考設計
這款11kW/800V氮化鎵車載充電器參考設計採用基于無橋圖騰柱功率因數(shù)校正(PFC)結(jié)構(gòu)的三階飛馳電容(Flying Capacitor)拓撲，及雙主動橋式AC/DC和DC/DC轉(zhuǎn)換器，在功率密度及總物料成本上與市場做出區(qū)隔。三階飛馳電容拓撲中所採用的氮化鎵(GaN)電晶體能達到優(yōu)異的切換頻率，有效減低一半電壓壓力，使650V GaN電晶體也能應用于這款或其他800V電源系統(tǒng)中。
GaN Systems副總經(jīng)理莊淵棋指出，三階飛馳電容拓撲并非GaN Systems的發(fā)明，但以往這種拓撲只是學術研究的題目，尚未被運用在實際產(chǎn)品中。GaN Systems投入相當多心力與資源，克服了將這種拓撲從實驗室?guī)У缴虡I(yè)應用所需跨越的許多技術障礙。而為了讓OBC製造商能盡快評估這種全新拓撲所具備的優(yōu)勢，GaN Systems決定以參考設計的形式，向業(yè)界發(fā)表其技術上的突破。
與現(xiàn)有的SiC OBC相比，GaN Systems提出的參考設計在功率密度上增加了36%，同時BoM成本則降低至少15%。這都還只是在與SiC同等開關速率的條件下所得到的比較結(jié)果，如果進一步提高GaN的開關速率，基于GaN的OBC在尺寸、功率密度與成本上，領先SiC OBC的幅度還能進一步擴大。因此，隨著時間經(jīng)過，GaN OBC的優(yōu)勢將會越來越顯著。
