如何撬动千亿级市场？试看新能源汽车的“加油站”

2015年3月份，一份由国家能源局制定的草案引爆了整个新能源汽车圈，没错，这份众人期盼已久的草案就是《电动汽车充电基础设施建设规划》。该草案的完成对于汽车充电设施制造商带来说堪称一场“及时雨”。草案提到2020年国内充换电站数量要达到1.2万个，充电桩达到450万个，这意味着一个千亿级市场将在国内的充电行业产生。

充电桩通常被誉为新能源汽车的“加油站”，可以固定在墙壁或地面，根据不同的电压等级为各种型号的电动汽车充电。

如图1所示，目前的充电桩可以提供常规充电和快速充电两种模式，常规充电通过采用交流模式充电，大约需要5个小时，而快速充电通常采用直流模式充电，需要1个小时左右。

图1：充电桩两种充电模式：直流与交流

伴随着行业内各种政策的出台和落地，可以窥见未来电动汽车的充电设备都将采用统一的标准，无线智能充电站，太阳能充电站等一系列科技感十足的充电设备也离今天的生活越来越近。然而无论何种充电方式，充电桩的电源部分都是整个产品必不可少的核心模块之一，目前充电桩电源部分采用的MOSFET及肖特基二极管多采用Si材料制作，对于Si材料的MOSEFT提高其阻断电压，就必须牺牲产品的尺寸及损耗，因此电压范围1200~1800V的Si 材料MOSFET的尺寸和价格都会增加很多。针对这一问题，集化合物半导体材料、功率器件和射频于一体的行业领先者Cree推出了多种SiC 器件。

充电桩电源模块的新选择：SiC 器件

1987年至今，Cree通过不懈的努力，完成了 SiC产品生产线的建立，现今市面上90%以上的SiC晶片都由其制造，相比于Si材料的MOSFET，SiC MOSFET 的阻断电压可以轻易的达到1000V~2000V，而其开关损耗、结电容值等开关特性仅仅相当于100V左右的Si MOSFET，导通电阻更是可以达到mΩ级别。以世强代理的C2M0160120D为例，该产品为1200V，19A SiC MOSFET，导通电阻160mΩ，与传统硅变换器相比可减少60% 的峰值功率损耗，并达到业界领先的96% 的效率，并且该产品采用TO-247-3 封装，较传统Si器件，其体积又减小了25%。

我们是一家开发数控系统的专业厂，利用各种单片机和CPU开发了很多产品，在软件开发上也采用了很多通用的抗干扰技术，如：软件陷阱、指令允余、看门狗和数字滤波等等，但实际运用中还是很不可靠，如：经常莫名其妙地死机、程序跳段、I/O数据错误等，并且故障的重复性很不确定，也不是周期性地重复。往往用户使用中出现故障，但又无法重现，很让人头痛。反复检查硬件也设查出原因，所以对软件的可靠性很是怀疑。怎么办?答：防止干扰最有效的方法是去除干扰源、隔断干扰路径，但往往很难做到，所以只能看单片机抗干扰能力够不够强了。单片机干扰最常见的现象就是复位;至于程序跑飞，其实也可以用软件陷阱和看门狗将程序拉回到复位状态;所以单片机软件抗干扰最重要的是处理好复位状态。
一般单片机都会有一些标志寄存器，可以用来判断复位原因;另外也可以自己在RAM中埋一些标志。在每次程序复位时，通过判断这些标志，可以判断出不同的复位原因;还可以根据不同的标志直接跳到相应的程序。这样可以使程序运行有连续性，用户在使用时也不会察觉到程序被重新复位过。
可以在定时中断里面设置一些暂存器累加，然后加到预先设定的值(一个比较长的时间)，SET标志位，这些动作都在中断程序里面。而主程序只需要查询标志位就好了，但是注意标志位使用后，记得清除，还有中断里面的时基累加器使用以后也要记得清除。

无独有偶，SiC肖特基二极管无需反向恢复充电，可大幅降低开关损耗并提高开关频率，堪称最快的高压肖特基二极管。世强代理的C3D16065D是一款650V SiC 肖特基二极管，具有零反向恢复电流和零正向恢复电压的特点，可在更高频率下工作，与传统Si 器件相比，基本消除了二极管的开关损耗，且开关损耗不受温度影响，从而进一步提升了效率。

充电桩整体解决方案

充电桩解决方案框图如下所示，交流电经过整流变为直流电，而后经过PFC升压，再经过DC-DC 隔离转换输出电压，提供给汽车充电。主控MCU通过对强电侧电压电流信息的采样监控来控制功率器件的开通与关断，保障系统安全可靠的运行。

图2：充电桩解决方案框图

针对新能源汽车充电桩，世强推出了完整解决方案，包含MCU、门驱动光耦、MOSFET、IGBT、功率模块、电源管理芯片等。具体产品信息如表1。

表1：充电装解决方案产品信息列表