离别繁杂架构，11kW矩阵式OBC怎样实现体系级成本与空间等多重冲破？

发布时间：2026-08-12 来历：转载 责任编纂：Lily

【导读】跟着全世界电动汽车市场对于充电效率与架构矫捷性的要求不停晋升，OBC技能正迎来从繁至简的厘革。为了深度拆解这一前沿趋向，咱们将经由过程两篇系列文章先容11kW矩阵式OBC立异方案。本文为第一篇，将重点聚焦体系级架构立异的趋向。

1、 矩阵式架构，化繁为简

安森美（onsemi）11kW车载充机电（OBC）演示设计采用矩阵式转换器功率拓扑，专为电动汽车车载充电运用开发，并辅以一项专有的高级节制算法。矩阵转换器需要周详的节制计谋与高速运算能力，这患上益在现代微节制器及现场可编程门阵列（FPGA）的支撑患上以实现。

安森美的这一立异方案经由过程年夜幅削减被动器件（如电容器与PFC扼流电感）的数目与体积，不仅有用晋升了功率密度、缩小了总体尺寸，更显著降低了体系成本。

该设计可同时撑持11kW三订交流充电与11kW单订交流充电，新增的单相兼容性满意北美充电尺度（NACS）的要求。该尺度采用的紧凑型双电源针脚毗连器能同时撑持交流与直流充电，从而使单一平台的车载充机电（OBC）方案可以或许兼容全世界重要尺度，防止了为统一车型开发多个区域性版本。

该设计颠末屡次版本优化，乐成验证了基在矩阵式转换器的OBC的可行性与自力运行能力，并引入了多项实用改良。此中包括从头设计的变压器、优化的PCB结构和元器件排布，使功率密度从1.1kW/L显著晋升至2.4kW/L。最新版本经由过程多重设计改良晋升效率，同时采用安森美新型650V M3S EliteSiC MOSFET（采用T2PAK顶部散热封装），峰值效率到达97.2%。

各地域车载充电体系规格

表1. 输入前提（交流有用值）－车载充机电（OBC）体系规格

2、 11kW矩阵式车载充机电－硬件设计师访谈

安森美电源解决方案事业部首席运用工程师Daniel Goldmann

1.您为什么选择基在矩阵式转换器拓扑来开发OBC演示设计？

于插手安森美以前，我已经最先研究单级AC-DC转换器。于攻读博士学位时期，我曾经主导一个研究项目，摸索基在双有源桥（DAB）的单相单级AC-DC变换器用在固定式储能体系。插手安森美后，我乐成将其作为一个值患上存眷的拓扑提出，以阐发将来OBC对于半导体器件的要求。

2. 该演示设计比拟市场上现有方案有哪些上风？

整体而言，单级转换器比拟传统的两级布局所需被动器件更少（无需PFC电感及直流母线电容）。这使患上于不异机能（如效率）下体系成本更低，或者于划一成本下实现更优机能。

3. 为什么矩阵式转换器此前未被运用在OBC？当前哪些变化使其成为可能？

单级转换器，特别是于毗连三相电网时，其节制繁杂度远高在两级方案。这不单延缓了实在际运用，也对于微节制器的计较能力提出了更高要求。同时，为确保双向开关的安全换流，还有需要微节制器SoC内部的高级PWM硬件来天生繁杂的驱动波形。

未完待续，于下一篇的技能实战篇中，咱们将从拓扑、产物等多个维度拆解其设计秘密。

Daniel Goldmann简介：Daniel Goldmann拥有电气工程与信息技能专业的工学学士（B.Eng.）及理学硕士（M.Sc.）学位，今朝正于攻读博士学位。他曾经担当年夜学研究员，自2023年起插手安森美，于阐发将来体系运用趋向的同时，致力在开发下一代半导体技能。其重要研究标的目的包括电力电子体系多域仿真，以和面向各种汽车与工业运用的交流／直流转换器节制技能。