在全世界都致力于实现碳中和的同时，电动汽车(EV)也在迅速抢占内燃机汽车的市场份额。然而，电动汽车存在里程焦虑的问题，用户会担心在不充电的情况下EV能够驾驶多长时间。为了解决这个问题，世界各国的政府都在大力投资EV充电基础设施。
EV充电站类型
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目前在用的EV充电站类型多样，从1级/2级(L1/L2)充电站，到可提供高达kW功率的直流快速充电(DCFC)站（见图1）。
图1:电动汽车充电站
EV充电站具体描述如下：
?L1/L2:这类充电站可提供交流电为电动汽车充电，电池满电的充电时长通常需8小时以上。L1的充电功率为3kW或更低，这意味着车辆每充电1小时可行驶2至10英里；L2的额定交流电功率为3kW至19kW，即充电1小时可行驶10至25英里。
?DCFC:这类充电站可在40分钟内将EV电池从20%充电至80%，具体取决于充电站本身的额定功率（50kW至kW）和车辆可充电的最大功率。
在住宅或工作场所充电，L1/L2就足够了。但对无法长时间充电的用户来说，DCFC和超级充电站则是必需的，例如长途旅行中的电动汽车，其电池的全部容量都将被利用。
图2显示了在全球范围内用于L1/L2交流充电站和DCFC充电站的不同类型连接器。DCFC很方便，且能够快速补充能量，但其高充电率会比交流充电更快使EV电池降级；而L1/L2则是利用了EV中的车载充电器，将交流电转换为直流电为电池充电。但另一方面，DCFC充电站中包含了所有的电力电子设备将来自电网的交流电转换为直流电，可直接为汽车电池充电。
请注意，特斯拉在欧洲之外的所有市场都为其超级充电站提供专有插头；在欧洲则提供CCS2连接器。
图2:全球EV充电站连接器
图3所示为一个典型的直流快速充电站功能框图，该电路将三相交流电压转换为V至V的直流电压来为电动汽车充电。DCFC充电站通常包含几个这样的子单元，每个子单元的功率范围从30kW到75kW。图中还展示出很多可以驱动直流快速充电站的解决方案，包括隔离式栅极驱动器、隔离式电源模块、变压器驱动器偏置和具有集成电源的数字隔离器解决方案。
图3:DCFC子单元功能框图
从图3可以看出，DCFC系统通常由两个功率转换级组成。第一级为功率因数校正(PFC)级，它将来自电网的交流电压转换为介于V和V之间的中间直流电压总线。PFC级通常采用三相三电平整流器/逆变器拓扑。这种拓扑的特殊在于可以与三相电网连接的三电平变换器。
第二级也称为DC/DC级，它通过隔离式DC/DC变换器将中间DC电压转换为目标电压，用于需要充电的电池。LLC和相移全桥变换器是DC/DC级较为常见的拓扑选择。
设计大功率充电站的部分挑战来自于如何最大化功率密度，如何降低成本并缩小尺寸。提高效率的行业通用方法之一是用碳化硅(SiC)FET代替半导体MOSFET/IGBT。在DCFC充电站功率已从50kW增加到高于kW的今天，这种方法尤为重要。
由于DCFC系统的高电压和大功率特性，它需要隔离设备来保护用户和低压控制电路免受来自高压电源转换电路的潜在危害与干扰。我们可以利用附加组件来降低这种危害风险：
??SiCMOSFET和IGBT的隔离式栅极驱动器，如MP和MP
??数字信号隔离器，如MPQ和MP
??隔离式电流采样和电压采样器件，如MCS和MCS
请注意，隔离式栅极驱动器需要隔离式偏置电源来供电，并且栅极驱动器电源必须能够承受高隔离电压。至少，栅极驱动器电源必须能够承受中间直流总线电压，并且必须提供低隔离电容，以最大限度地降低从高压侧到低压侧的干扰。
为栅极驱动器设计隔离式电源
MPQ是一款用于隔离式偏置电源的变压器驱动器。它可与SiCFET配合使用，用作SiC栅极驱动器的隔离式偏置电源。隔离式电源通常采用反激拓扑来提供隔离式18V/-4V输出，以驱动SiCFET。图4显示了采用MPQ实现18V/-4V输出的典型应用电路。其输出数量可以根据使用的变压器进行配置，输出电压也可通过匝数比进行修改。
图4:MPQ应用电路
MPQ可用作LLC变换器，这也是隔离式栅极驱动电源最有效的拓扑类型（见图5）。该拓扑采用了谐振LLC回路，其中提供一个磁化电感用于能量传输，还提供额外的电容和电感，使谐振回路以特定频率谐振。变换器利用这种谐振来实现软开关并确保高效率的电源转换。LLC变换器的主要优势是变压器产生的漏感可用作谐振回路中的谐振电感；这消除了由漏感引起的电压尖峰，与反激式拓扑相比，也提高了效率。
图5:LLC拓扑
以MPQ为例，与典型的PSR反激拓扑相比，LLC谐振拓扑具有几个明显的优势。其一，LLC谐振拓扑的开关频率((fSW)高达10MHz，反激拓扑的开关频率则始终保持在kHz以下；这使得整个LLC解决方案的尺寸比使用类似功率水平的反激式应用缩小了40%。其二，LLC谐振拓扑的隔离电压可轻松达到5kV，而传统反激式解决方案仅达到1.5kV；因此，LLC谐振拓扑能够满足更严格的隔离电压要求。
表1对LLC谐振拓扑和反激式拓扑进行了比较。
表1：LLC谐振拓扑与反激式拓扑的比较
结论
高频LLC电源通常比低频变换器更难实现、更难优化。但MPQ等产品则通过自动谐振频率检测和集成晶体管等功能简化了LLC电源的设计。而且，LLC谐振拓扑还减小了解决方案尺寸，提高了大功率充电站的功率密度，非常适合电动汽车充电站应用。随着电动汽车充电基础设施的不断改善，在大功率充电应用以及车载充电器、牵引逆变器和DC/DC变换器等汽车应用中用于偏置SiCFET的MPQ值得您的
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