隨著電動(dòng)汽車(EV)逐漸成為主流，人們對(duì)電動(dòng)汽車的性能、充電時(shí)間和續(xù)航里程的期望持續(xù)攀升。要滿足這些需求，不僅需要在用戶界面層面進(jìn)行創(chuàng)新，更要深入動(dòng)力系統(tǒng)架構(gòu)展開革新。而推動(dòng)這一演進(jìn)的關(guān)鍵趨勢之一，便是電池系統(tǒng)從400V向800V（乃至1200V）的升級(jí)。這種轉(zhuǎn)變能實(shí)現(xiàn)充電提速、功率提升與能源高效利用，但同時(shí)也帶來了新的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。

安森美(onsemi)正處于這一變革的前沿。安森美提供一系列碳化硅(SiC) 解決方案，包括650V 和1200V M3S EliteSiC MOSFET和汽車功率模塊(APM)，助力汽車制造商研發(fā)出高效、可靠且能滿足各種不同功率/電壓等級(jí)需求的車載充電器(OBC)，并具備良好的可擴(kuò)展性。

解析從 400V 到 800V 架構(gòu)的轉(zhuǎn)型

如今，大多數(shù)電動(dòng)汽車采用 400V 電池系統(tǒng)。這類平臺(tái)適用于多種用例，從乘用車到插電混動(dòng)汽車均能覆蓋，在性能、成本與現(xiàn)有充電基礎(chǔ)設(shè)施之間實(shí)現(xiàn)了平衡兼顧。然而，隨著汽車廠商 (OEM) 致力于提升車輛續(xù)航里程并縮短充電時(shí)間，他們正越來越多地探索 800V 架構(gòu)。

800V 電池架構(gòu)會(huì)對(duì)電池尺寸、重量和能量容量產(chǎn)生影響。800V 系統(tǒng)支持更快的充電速度和更高效的功率傳輸，不僅降低了對(duì)熱管理的要求，還能使用更細(xì)的電纜，從而一舉多得，既能提高能效、減輕整體系統(tǒng)重量，又能減少封裝需求。此外，在相同功率水平下，800V 系統(tǒng)可降低電流，盡可能地減少 I2R 損耗，進(jìn)而提升整體能效、增加續(xù)航里程，同時(shí)改善性能。

盡管 400V 系統(tǒng)仍適用于許多車型，但市場對(duì) 800V 系統(tǒng)的需求正與日俱增，尤其是在高性能電動(dòng)汽車、長途商用車及依賴超快充的車隊(duì)中。

向 800V 的轉(zhuǎn)型并非“一刀切”的解決方案，而是與特定應(yīng)用需求相輔相成的技術(shù)演進(jìn)。電壓架構(gòu)的合適與否取決于具體用例和性能目標(biāo)，還要考慮與基礎(chǔ)設(shè)施的兼容性。

電動(dòng)汽車的主要應(yīng)用和電壓要求

不同的電動(dòng)汽車應(yīng)用場景對(duì)應(yīng)不同的功率需求和架構(gòu)設(shè)計(jì)。例如，入門級(jí)城市轎車通常采用 400V 系統(tǒng)，這類車輛更注重成本控制和車身緊湊性，而非大功率性能。

中端市場的插電混動(dòng)汽車和標(biāo)準(zhǔn)純電汽車則受益于高效的 400V 系統(tǒng)。許多這類車型配備 6.6kW 至 11kW 的車載充電器，且常依賴家用充電設(shè)施。即便在 400V 級(jí)別，SiC MOSFET 也正被越來越多地采用，以提升功率密度并降低開關(guān)損耗。

高端市場包括商用電動(dòng)汽車、豪華乘用車和貨運(yùn)車隊(duì)。這些車輛需要快速充電能力和更高的能量吞吐量，因此 800V 架構(gòu)成為理想之選。800V 系統(tǒng)可通過直流快充站支持更高功率，使這類車輛能更快完成充電，并在長距離行駛中保持更高能效。

圖 1：貨運(yùn)車隊(duì)和商用電動(dòng)汽車是車載充電應(yīng)用領(lǐng)域中快速增長的細(xì)分市場

安森美憑借旗下的產(chǎn)品組合，能夠?yàn)樗羞@些用例提供支持，針對(duì)每種電壓和功率層級(jí)均能提供精準(zhǔn)解決方案。

安森美的技術(shù)產(chǎn)品組合：搭建橋梁，推動(dòng)轉(zhuǎn)型

為兼顧已廣泛應(yīng)用的 400V 系統(tǒng)與前沿的 800V 平臺(tái)，安森美提供了門類齊全的碳化硅基功率器件。

對(duì)于400V 應(yīng)用，M3S 650V EliteSiC MOSFET系列兼具高速開關(guān)、低導(dǎo)通損耗與熱效率優(yōu)勢，表現(xiàn)令人矚目。這些器件尤其適用于圖騰柱功率因數(shù)校正 (PFC) 等硬開關(guān)拓?fù)洌约?LLC 或相移全橋轉(zhuǎn)換器等軟開關(guān)設(shè)計(jì)。

對(duì)于800V 平臺(tái)，安森美不僅提供1200V M3S EliteSiC MOSFET，更推出了APM32 系列汽車功率模塊。這些額定電壓1200V 的模塊集成了三相橋模塊、全橋模塊和雙半橋模塊，可在額定功率 11kW 至 22kW 的車載充電器中實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行。這些模塊憑借緊湊的封裝設(shè)計(jì)與出色的熱性能，成為高功率系統(tǒng)的理想之選，有助于提升可靠性與空間利用率。

表 1：適用于 800V 和 400V 電池架構(gòu)的推薦產(chǎn)品

這種雙層級(jí)方案有助于電動(dòng)汽車設(shè)計(jì)人員在不同車型平臺(tái)間實(shí)現(xiàn)靈活擴(kuò)展，同時(shí)使用經(jīng)性能優(yōu)化的元器件。

能效的必要性：為何 SiC 至關(guān)重要

碳化硅 (SiC) 是一種寬禁帶材料，相較傳統(tǒng)硅材料優(yōu)勢顯著，不僅開關(guān)速度更快，還能在更高電壓和溫度下運(yùn)行。

在車載充電器 (OBC) 中，SiC 技術(shù)帶來的能效提升尤為可貴。其更高的開關(guān)頻率使得小型化無源元件的應(yīng)用成為可能，從而有助于減小系統(tǒng)尺寸并降低成本。此外，SiC 優(yōu)異的熱性能還簡化了熱管理，有助于緊湊的電動(dòng)汽車系統(tǒng)克服熱管理方面的重大挑戰(zhàn)。

EliteSiC M3S MOSFET：彌合400V 平臺(tái)的性能差距

安森美推出的 M3S 650V EliteSiC MOSFET專為 400V 級(jí)高速開關(guān)應(yīng)用優(yōu)化設(shè)計(jì)，具備超低比導(dǎo)通電阻 (RSP)、全溫度范圍穩(wěn)定性能及更低的反向恢復(fù)電荷，性能不僅超越傳統(tǒng)硅基 MOSFET，甚至優(yōu)于早期 SiC 設(shè)計(jì)。

M3S MOSFET 提供TO-247-4L、D2PAK-7L 等多種封裝形式，可靈活適配不同的設(shè)計(jì)約束條件。憑借低柵極電荷與經(jīng)過優(yōu)化的電容特性，設(shè)計(jì)人員能夠打造出緊湊高效的車載充電器，在滿足 400V 應(yīng)用需求的同時(shí)，無需在性能上做出妥協(xié)。M3S 器件助力彌合 400V 平臺(tái)與未來性能需求之間的差距。

APM32 SiC 模塊：賦能 800V 平臺(tái)

針對(duì)下一代 800V 系統(tǒng)，安森美的 APM32 汽車功率模塊可提供車載充電應(yīng)用所需的高電壓與大電流處理能力，它基于 1200V 額定 EliteSiC MOSFET 構(gòu)建，支持 11kW 至 22kW 功率等級(jí)，適用于商用及高性能電動(dòng)汽車應(yīng)用場景。

APM32 模塊提供全橋與雙半橋拓?fù)?，可同時(shí)支持 OBC 設(shè)計(jì)中的功率因數(shù)校正 (PFC) 與 DC-DC 段。其封裝技術(shù)經(jīng)過專門優(yōu)化，具備出色的熱管理能力與機(jī)械強(qiáng)度，確保在惡劣的汽車環(huán)境中實(shí)現(xiàn)長期可靠運(yùn)行。

APM32 模塊通過了 AQG-324 與 AEC-Q101 標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證，能夠?yàn)楦咝阅苘囕d充電器提供可靠基礎(chǔ)，是推動(dòng) 800V 車輛架構(gòu)普及的關(guān)鍵助力。

針對(duì) SiC 器件優(yōu)化的柵極驅(qū)動(dòng)器

高速 SiC 器件需搭配性能旗鼓相當(dāng)?shù)臇艠O驅(qū)動(dòng)器，才能充分發(fā)揮 SiC MOSFET 的能效優(yōu)勢。安森美提供一系列專為 SiC 應(yīng)用設(shè)計(jì)的隔離型柵極驅(qū)動(dòng)器，特性包括支持負(fù)柵極偏置、具備高共模瞬態(tài)抗擾度、短傳播延遲等。

NCV51563是雙通道隔離式驅(qū)動(dòng)器，非常適合在半橋或全橋配置中驅(qū)動(dòng) SiC MOSFET。NCV51152 和 NCV51752則是緊湊型單通道驅(qū)動(dòng)器，專為空間受限的應(yīng)用量身打造，集成負(fù)柵極偏置。

這些驅(qū)動(dòng)器有助于防止直通事件、降低電磁干擾 (EMI)，并提升 OBC 系統(tǒng)的整體可靠性。選擇合適的柵極驅(qū)動(dòng)器并進(jìn)行合理集成，對(duì)于充分發(fā)揮 SiC 技術(shù)的性能優(yōu)勢至關(guān)重要。

平穩(wěn)且可擴(kuò)展的轉(zhuǎn)型之路

向 800V 系統(tǒng)轉(zhuǎn)型并不意味著要淘汰 400V 平臺(tái)，而是要為合適的用例匹配恰當(dāng)?shù)募軜?gòu)，并在此過程中鋪就清晰的創(chuàng)新與擴(kuò)展路徑。

安森美全面的 SiC 解決方案組合，助力電動(dòng)汽車制造商提升現(xiàn)有 400V 系統(tǒng)的性能與能效，無縫采用 800V 架構(gòu)以應(yīng)對(duì)高功率應(yīng)用需求，同時(shí)打造緊湊、可靠且高效的前瞻性 OBC 系統(tǒng)。

其中包含一套完整解決方案，涵蓋與 EliteSiC 配套的 GI 柵極驅(qū)動(dòng)器、汽車級(jí)低壓差線性穩(wěn)壓器 (LDO)（安森美是 LDO 領(lǐng)域的領(lǐng)軍企業(yè)）及小信號(hào)二極管。從分立 MOSFET 到全集成功率模塊，再到優(yōu)化的柵極驅(qū)動(dòng)器，安森美提供的構(gòu)建模塊一應(yīng)俱全，為下一代電動(dòng)汽車提供有力支持。