本文指出：随着技术的不断进步，我们能够制造比以往更紧凑，更强，更长的使用寿命和更快的电池。在路上，由车辆驱动的车辆数量增加。在家里，从手持电动工具到割草机都变得无线。在施工领域，锤子钻，扳手，圆形拼图，指甲枪和其他设备也依赖电池。在仓库中，材料处理设备（例如叉车，托盘卡车，自动导向车辆（AGV））从改善电池性能中受益匪浅。虽然电池供电的设备变得越来越流行，但快速充电对于改善此类设备的舒适度至关重要。本文讨论了在设计高效率充电系统，介绍更常用的拓扑结构时应具有注册意识的标准，并解释了Onsemi的功率半导体如何帮助实现高性能解决方案s。 1电池计费系统电池充电系统适用于各种化学电池，包括铅酸电池，镍氢电池和锂离子电池。目前，大多数电池供电的设备使用12V至120V锂离子或磷酸锂电池。电池充电器应根据应用和工作环境要求设计。对于手持电动工具，电池充电器应紧凑，轻巧，并且能够在不强制散热的情况下运行。如此小，高效率的充电器需要Eshigh Enshigh Enshigh能量密度，这需要充电器具有低功率损耗和较小的散热器，而快速充电需要高频充电器。在工业应用中，充电器应保持稳定并能够具有苛刻的内部和外部环境，并且可能需要通过120-277V AC电源甚至480V AC电源来加强。因此，设计师应仔细选择最佳拓扑对于他们的最终应用并优化设备选择以满足成本效益要求。 2充电拓扑图1显示了标准电池计费系统的框图。在前端，电源的输入电压是通过CORR电路校正（PFC）转换并转换为直流电压。系统的第二阶段包括转换DC-DC和连续电压/常数电流控制功能以提供所需的电荷输出。图1锁定典型的电池充电系统的图，许多设计使用微控制器来编程充电器，以提供不同的电池电压和当前功能。 3选择下一个应用程序的最佳拓扑，我们将回顾一些电路拓扑并与各种启用电池的应用程序讨论其可用性。 3.1 PFC拓扑持续连续模式提升拓扑（图2）是最简单且最便宜的PFC拓扑，由输入EMI FI组成lter，桥梁整流器，增强电感器，增压FET和增压二极管。图2使用固定频率平均模式控制器，例如NCP1654和NCP1655 CCM PFC控制器，可以实现较高的PFC和较低的总谐波失真水平（THD）。这些设备大大简化了PFC实现，有效地减少了外部组件的数量，并结合了输出输出电动夹具电路和其他安全功能。对于高功率应用，Semi的Fan9672和Fan 9673 PFC控制器是不错的选择。碳化硅（SIC）在充电应用中具有重要优势，包括低传输损耗和高工作频率。因此，建议在PFC设计中使用SIC Boost Diodes。在从2kW到6.6kW的高功率应用中，输入桥的损失明显更高，并且可以通过使用主动开关（例如MOSFET或SIC MOSFET）更改二极管来减少损失。其他comMon拓扑包括半桥式PFC和Totem Popc PFC（TPFC），这些PFC（TPFC）删除了桥梁整流器并具有较低的损失。 TPFC（图3）由EMI滤波器，增强电感器，高频半桥，低频半桥，双通道栅极驱动器和固定的TPFC控制器组成。图3图腾后PFC拓扑TPFC电路的高频桥的臂要求将低反向恢复时间集成到电源开关中，SIC和GAN功率开关都适用于此阶段。在半导体中，建议将带有集成栅极驱动器的GAN用于600W至1.2kW的功率水平，并且SIC FET用于从1.5kW到6.6kW的thoseaplication。具有组合SIC二极管的IGBT可以在20-40kHz的较高频率应用中使用。低燃烧电路桥臂可以使用低RD（ON）超级连接MOSFET或低VCE（SAT）IGBT。对于具有较高强度的应用（4.0 kW至6.6 kW），设计师应促进使用连贯的TPFC拓扑。 ON SEMI 650V Elitesic MOSFET为TPFC设计的高频桥臂提供了一组选项。对于3.0kW应用程序，您可以考虑使用NTH4L032N65M3。对于高达6.6kW的应用程序，NTH4L015N65M2和NTH4L023N065M3S是不错的选择。对于TPFC电路臂的低频组，NTHL017N60S5设备是一个合适的选择。 3.2孤立的DC-DC转换器前叶DC-DC转换，可以根据应用程序的功率水平使用多种不同的拓扑。与桥梁整流器第二侧的半缩合LLC的拓扑（图4）非常适合600 W至3.0 kW的充电器应用。根据功率水平，可以使用GAN（NCP58921，600W至1.0kW）的电源开关或SIC MOSFET（2kW和3.0kW）。对于具有较高功率水平的应用（4.0 kW至6.6 kW），设计师应考虑Full-Stry LLC（图5）或相干LLC拓扑。图4。LLC半融合IntegraTED LR可以选择使用NTBL032N65M3S或NTBL023N065M3S Elitesic Mosfet作为半桥的主要部分。对于整流器的第二侧，可以使用80-50 V Powe0d8n08x和NTBL4D0N15MC）。图5诸如全条LLC拓扑骑行器，具有第二电压乘数电路的叉车和电子自行车等应用可能需要双活动桥梁（DAB）计费解决方案，其功率水平在6.6 kW至11.0 kW之间。桥的双重主动拓扑（图6）适用于6.0kW至30.0kW的应用，并且许多6.0kW充电器可以并行使用，以支持从12.0kW到30kW的应用。图6双活动桥技术根据应用程序的特定要求，设计人员可以采用桥梁的双重活动拓扑形式。对于使用单相AC输入电压为120-347V的工业充电器，这是双活动拓扑桥的单个阶段（图7），而用于功率水平从4.0kW到11.0kW的应用，A需要三相双活动桥，主拓扑中有双向开关，并在第二个拓扑结构中进行了整个桥梁。图7半投资组合中的双活动桥转换器的单相包括650-750 V Elite SIC MOSFET和IGAN HEMT设备，用于双向转移应用。 NTBL032N65M3S和NTBL023N65M3S ElitesicMosFets建议用于主要的双向开关，并且IGAN技术也适用。 4优化拓扑和设备选择工具的便利取决于电池是否可以实现快速有效的充电。电池计费解决方案的设计人员应仔细选择最佳的拓扑结构，即所需的咖喱级别和操作电压。此外，设计人员为其设计选择的设备必须满足应用程序性能要求。在半产品组合中，涵盖了各种低压，中电压和高压功率离散设备，包括SI二极管，MOSFET，IGBT等设备等设备通过Onsemi芯片和包装技术，Onsemi Power设备具有良好的质量和稳定性，可以帮助您超越设计目的。