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在追求极致能效与双向转换的产业浪潮下，现代新能源汽车车载充电器（OBC）正加速打破传统拓扑架构与硅基器件的性能极限，重塑绿色出行的能效边界。得益于 SiC 等先进功率半导体技术的全面赋能，提高了系统效率，更大幅缩减了系统体积，为 400V/800V 整车架构的设计释放了空前的潜能。
为助力工程师攻克设计难题，安森美（onsemi）推出《带 DC-DC 转换器的车载充电器图解手册》，一册尽览以下核心架构与实用指南：
本手册介绍了带 DC-DC 转换器的车载充电器 (OBC) 方案概述及其关键功能模块。
聚焦在交流电网到高压电池的电能转换，包括单向或双向转换（V2G/V2L）。
涵盖多种功率因数校正 (AC/DC) 拓扑选项，包括交错式升压、无桥图腾柱、有源前端 (AFE) 和 Vienna 整流器，适用于从单相到三相系统的广泛功率范围。
包含隔离式 DC-DC 级选项，例如相移全桥、双有源桥和 CLLC 谐振转换器，支持 400V 和 800V 电池架构。
为高压低压转换、备用偏置电源及非隔离供电轨生成（面向控制、感测和通信领域）提供辅助电源方案。
总结了支持电路和 MCU 接口模块，包括保护、信号调理、车载网络（CAN/CAN-FD、汽车以太网）和系统监控。
每个模块都会以统一的格式介绍方案优势、亮点和实用设计指南，有助于指导拓扑选择、电压等级选择和实现方法（分立式或模块式）。
顶层框图
交错式升压 PFC
方案优势
简单且最成熟的方案
通过均流来降低器件应力
EMI 滤波器的尺寸
适用于约 3kW 至 6kW 的功率
交错式电路将两个或多个升压 PFC 通道组合到一个公共直流链路中，并具有相移（2 相设计通常为 180°），以减少输入和直流链路中的高频纹波电流。这种方法通过分散电流应力来扩展单相 OBC PFC 级的功率能力，从而允许每相使用更小的电感器，并通过将热量分散到多个器件上来改善散热性能。
亮点
均流可降低每个开关和每个电感器的 RMS/峰值电流，并改善散热。
通过增加相位/并联来提高功率，可以保持每相磁性元件/器件的合理性
实用设计指南
对于 400V 电池系统，选择 600/650V 额定电压功率开关
对于 800V 电池系统，选择 1200V 额定电压功率开关
输入桥式整流器选用额定电压 600V 的整流器
SiC 技术和汽车功率模块提高了效率和散热性能
选择具有合适 RDs(on) 的FET，可降低导通损耗，同时避免显著增加开关损耗
在严格的公差范围内匹配电感器（L、DCR）；各相布线应对称；尽可能减少不平衡源
交错式主要降低高频开关纹波，而非两倍线路频率纹波；直流链路容量设计仍需满足保持时间和低频 RMS 要求
如果条件允许，在轻载下使用通道管理/相位关断来保持效率和响应速度。
无桥图腾柱 PFC
方案优势
单相拓扑中效率最高
高功率密度
车辆到电网能力
适用于 3kW - 7kW 及以上功率（结合交错式）
无桥图腾柱 PFC 拓扑使用低频“慢”桥臂，以线路频率进行开关；同时使用高频“快”桥臂，执行主升压开关和同步整流。通过消除传统的输入二极管桥，这种拓扑消除了相关的导通损耗，相较于传统的升压 PFC，实现了更高的效率和更高的功率密度。
亮点
具有极高的效率和高功率密度
保持了优异的电网侧性能，实现了高功率因数和低谐波失真
车辆到电网 (V2G) 双向能力
实用设计指南
对于 400V 电池系统，选择 600/650V 额定电压功率开关
对于 800V 电池系统，选择 1200V 额定电压功率开关
慢速桥臂采用 Si/SiC，快速桥臂采用 SiC/GaN，由于 Qrr 值极低，能够尽可能减少多余的开关损耗
选择具有合适 RDs(on) 的FET，可降低导通损耗，同时避免显著增加开关损耗
尽量缩短电流回路，以减少开关噪声注入低压信号电路
使用具有高 CMTI 的隔离式栅极驱动器，以防止意外开关，并在快速电压转换下保持稳健性
尽可能将所有高功率接地回路与信号接地路径分开。电源地线产生的噪声会影响低压信号（如 ZCD），并给控制器引入与噪声相关的误差
有源前端 PFC
方案优势
车辆到电网能力
高效率和近单位功率因数
配合 LCL 滤波可实现稳定的 THD 性能
适用于 11kW - 22kW+ 功率
六开关有源前端 (AFE) PFC 是一种三相双向 AC-DC，它能主动调节电网电流，实现近单位功率因数，同时还能实现 V2G 等再生功能；它被广泛用于大功率 OBC，因为它能提供精确的 DQ 域电流控制，支持宽输入电压范围，降低谐波和 EMI，并且在与快速 SiC 器件结合使用时能提供高效率。
亮点
真正的双向功率流（支持 V2G/V2L）
在整个工作范围内实现单位功率因数的正弦电流整形
利用辅助电路实现零电压开关 (ZVS) 和/或零电流开关 (ZCS) 调制
实用设计指南
对于 400V 电池系统，选择 600/650V 额定电压功率开关
对于 800V 电池系统，选择 1200V 额定电压功率开关
使用适用于高 dV/dt 的增强型隔离栅极驱动器和隔离式感测元件
选择具有合适 RDs(on) 的FET，可降低导通损耗，同时避免显著增加开关损耗
使用低 Qrr 器件（例如 SiC），以保持高效率并避免过大损耗
使用汽车级功率模块可实现更高的集成度、更低的寄生效应、更高的功率密度和效率
使用 LCL 滤波器可以减少高频开关纹波，降低 EMI，并提高电网电流质量
