[实用新型]一种基于碳化硅MOSFET的LLC谐振变换器

说明书

技术领域

本实用新型涉及充电领域，特别涉及一种基于碳化硅MOSFET的LLC 谐振变换器。

背景技术

充电桩其功能类似于加油站里面的加油机，可以固定在地面或墙壁，安装于公共建筑(公共楼宇、商场、公共停车场等)和居民小区停车场或充电站内，可以根据不同的电压等级为各种型号的电动汽车充电。充电桩的输入端与交流电网直接连接，输出端都装有充电插头用于为电动汽车充电。充电桩一般提供常规充电(交流桩)和快速充电(直流桩)两种充电方式，用户可以使用特定的充电卡在充电桩提供的人机交互操作界面上刷卡使用，进行相应的充电方式、充电时间、费用数据打印等操作，充电桩显示屏能显示充电量、费用、充电时间等数据。

直流充电桩主要由直流充电模块、刷卡计费单元、电表、通信模块、输入开关、浪涌保护器、绝缘监测模块等组成。非车载直流充电模块是电动汽车直流充电桩的核心组件，通过将380VAC交流电转换成稳定的直流电源，给电动汽车电池充电。

目前直流充电模块主要采用硅基功率器件，如硅基IGBT、CMOS等，受硅基功率器件开关频率、耐压及结温等关键参数的限制，在电路拓扑结构一般采用前级维也纳加后级多电平LLC变换器方式。普遍存在温度特性差 (环境温度50℃开始降额输出)、电能转换效率低(94％)及功率密度较低等问题，直接导致直流充电桩的工作可靠性降低，尤其在夏季高温时因环境温度较高所导致的充电桩故障率居高不下，直接影响了充电桩的推广及后期的运营成本。

而现有充电模块中采用的三电平LLC谐振变换器所包含的MOS管数量较多，此外还需额外增加箝位二极管，控制的复杂程度较高，且满负荷最高工作温度仅50℃，在夏天高温环境下普遍降额工作，大大影响了充电模块的工作效率。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题，在于提供一种基于碳化硅MOSFET的 LLC谐振变换器，降低成本。

本实用新型是这样实现的：一种基于碳化硅MOSFET的LLC谐振变换器，包括MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q3、MOS管Q4、变压模块、电容C_r、电容C_f、电感L_r以及电容C_f2，所述电容C_f2的一端分别连接所述MOS管Q1的漏极以及MOS管Q2的漏极，所述电容C_f2的另一端分别连接MOS管Q3的源极以及MOS管Q4的源极；所述电容C_r、电感L_r及变压模块的原边为串联关系，三者构成串联支路，所述串联支路的一端与MOS 管Q1的源极与MOS管Q3的漏极相连，串联支路的另一端与MOS管Q2 的源极与MOS管Q4的漏极相连，所述变压模块的副边连接至所述电容C_f两端部，所述MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q3以及MOS管Q4为碳化硅MOSFET。

进一步地，所述变压模块包括至少一变压单元，所述变压单元包括变压器T1、二极管D1、二极管D2、二极管D3以及二极管D4，所述变压器T1 原边与电感Lr、电容Cr组成串联支路，所述变压器T1副边的一端部连接所述二极管D1的正极以及二极管D3的负极；所述变压器T1副边的另一端部连接所述二极管D2的正极以及二极管D4的负极；所述二极管D1的负极以及二极管D2的负极连接至所述电容C_f的一端部，所述二极管D3的正极以及二极管D4的正极连接至所述电容C_f的另一端部。

进一步地，各个所述变压单元相互并联。

进一步地，还包括复数个驱动模块，每个所述驱动模块包括隔离单元、驱动单元以及电阻单元，所述隔离单元、驱动单元以及电阻单元依次连接，所述电阻单元一一对应连接所述MOS管Q1的栅极、MOS管Q2的栅极、 MOS管Q3的栅极以及MOS管Q4的栅极；所述驱动单元的正驱动电压为 18V至22V，所述驱动单元的负驱动电压为-2.5V至-4.5V。

进一步地，所述电阻单元的开通电阻为2欧姆至8欧姆。

进一步地，所述电阻单元的关断电阻小于或等于开通电阻。

进一步地，所述隔离单元的CMTI大于或等于25kV/us。

进一步地，所述MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q3以及MOS管 Q4为耐压大于等于1000V的碳化硅MOSFET。