解決方案 | 大功率充電器

在全球“碳中和”趨勢(shì)下，以電動(dòng)汽車為代表掀起的“綠色革命”，充滿了巨大的機(jī)遇。隨著電動(dòng)汽車市場(chǎng)迅速增長(zhǎng)，新的需求正不斷驅(qū)動(dòng)高壓電池組的應(yīng)用，同時(shí)也讓大功率充電器設(shè)計(jì)得到了深切關(guān)注。

今天瑞薩君就為大家?guī)?lái)一款大功率充電器解決方案。該方案由瑞薩旗下一系列電源器件組成，包括RAA214401線性穩(wěn)壓器、RAA223021 AC/DC穩(wěn)壓器、R2A20114BFP功率因數(shù)校正（PFC）控制IC、ISL6752零電壓開關(guān)（ZVS）全橋控制器。得益于這些器件，此充電器方案可接受高達(dá)120V或240V的AC輸入。并且借助功率因數(shù)校正（PFC）控制器可將信號(hào)提升到400VDC，從而克服輸入電壓變化。PFC交錯(cuò)導(dǎo)通模式也可以提高效率并減少PFC控制器的占用面積。

系統(tǒng)框圖

RAA214401線性穩(wěn)壓器具有非常寬的輸入電壓范圍。并擁有超低靜電流，使其適用于“永遠(yuǎn)在線”和“保持活躍”的應(yīng)用。該器件工作在5.4V - 40V輸入電壓范圍時(shí)，具有良好的線路和負(fù)載調(diào)節(jié)。并且借助其集成的過(guò)溫停機(jī)（OTSD）、短路限流等故障保護(hù)功能，可以使電路設(shè)計(jì)更加安全。

RAA223021通用型AC/DC開關(guān)穩(wěn)壓器，具有超低待機(jī)功率，具備700V集成MOSFET，在降壓模式和反激模式下可提供高達(dá)12W的輸出功率，支持低至3.3V的輸出電壓，無(wú)需額外的LDO。在使用時(shí)，RAA223021將恒關(guān)時(shí)間控制與脈沖調(diào)頻（PFM）相結(jié)合，提供了良好的輕負(fù)載效率和超低功耗。除此之外，RAA223021還具有輸入功率不足保護(hù)功能，可防止輸入電路在低輸入電壓下的過(guò)電流，并在輸出故障條件（如短路、過(guò)載、過(guò)電壓和開路反饋）下進(jìn)行打嗝保護(hù)。

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R2A20114BFP是一個(gè)帶有PFC（功率因數(shù)校正）的升壓轉(zhuǎn)換器IC，相較于上一代產(chǎn)品，該IC具有更高的可用性。其搭載了PFC升壓控制以及具有差分輸入的電流檢測(cè)放大器，并集成了各種保護(hù)電路，能夠在大幅提升電源可靠性的同時(shí)減少系統(tǒng)組成部件數(shù)量。

ISL6752零電壓開關(guān)（ZVS）全橋PWM控制器通過(guò)固定的50%占空比驅(qū)動(dòng)上橋FET實(shí)現(xiàn)了ZVS操作，而下橋FET采用后緣調(diào)制，具有可調(diào)諧振開關(guān)延遲。與常見的相移控制方法相比，這種算法可在同等效率下，改善過(guò)流和輕負(fù)載性能，并且封裝引腳數(shù)更少，復(fù)雜度更低。ISL6752具有互補(bǔ)PWM輸出，能夠用于同步整流器（SR）控制。該互補(bǔ)輸出可以被動(dòng)態(tài)地提前或延遲，這種先進(jìn)的BiCMOS設(shè)計(jì)具有精密死區(qū)時(shí)間和共振延遲控制。

在這些高性能產(chǎn)品的支持下，本方案具有以下優(yōu)勢(shì)：

• 交錯(cuò)PFC控制：減少電路面積并提高效率

• ZVS控制器

• 次級(jí)控制和反饋

• 純硬件方法

• 無(wú)程序設(shè)計(jì)

• 易于配置

• 調(diào)整MOSFET和無(wú)源組件的尺寸，以確定充電器的電壓、電流和功率

瑞薩成功產(chǎn)品組合基于相互兼容且可無(wú)縫協(xié)作的器件為各行業(yè)客戶提供了豐富且簡(jiǎn)單的方案設(shè)計(jì)，幫助客戶加快產(chǎn)品面市速度。此次推出的大功率充電器方案不僅可以與之前成功產(chǎn)品組合中推出的“20-28串電池組（高達(dá)118V）”和“48V電動(dòng)車解決方案”適配使用，還可以為AC/DC高壓、工業(yè)電源、輕型電動(dòng)車（LEV）和園藝設(shè)備等應(yīng)用的充電設(shè)計(jì)提供更多思路。

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瑞薩電子 (TSE: 6723)

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