本土Tier1推出GaN OBC：单级拓扑、6.1kW/L功率密度、98%峰值效率

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电子发烧友网报道（文/梁浩斌）近期GaN在OBC上的应用方案开始陆续推出市场，在一月初，阳光电动力推出了一款全新的二合一OBC方案，采用GaN器件以及单级拓扑架构，实现了超高功率密度和高充电效率。
                       

                        创新单级拓扑，6.1kW/L功率密度，96.2%全电压充电效率
                       
                        OBC一般集成了DC-DC和AC-DC功能，过去主流的OBC是采用PFC+DC/DC两级式拓扑设计，因为需要经过两个阶段的转换，效率受到限制；其次是在电路上设计复杂，元器件数量多，导致体积和重量较高，同时物料成本也难以压缩。
                       
                        阳光电动力这次推出的二合一OBC方案，采用了创新的单级拓扑架构，取代了传统的PFC+DC/DC两级式拓扑，仅需一次隔离变换，就能实现交流与直流双向功率控制，有效精简系统设计。
                       
                        OBC额定输出功率6.6kW，DC-DC额定输出3kW，全电压充电效率为96.2%，峰值效率超过98%。为了提高效率，方案中使用了GaN功率器件，在提高转换效率的同时提高系统功率密度。同时在方案中融合AI算法，基于谐振变换电路，进行精确数学建模，获得多目标多自由度更优控制策略，功率器件在全范围内实现软开关，损耗降低，系统效率显著提升。
                       
                        内部功率器件采用顶部散热，降低热阻；功率回路面积大幅缩小，提高系统集成度。相比传统方案，OBC整机重量可减轻25%以上，功率密度提升65%，达6.1kW/L，使其更容易与车辆电气系统集成，便于整车轻量化设计。
                       
                        另外，通过电路设计和更先进的控制策略，OBC能够去除了易受温度、电压波动等因素影响的母线电解电容，消除器件寿命短板，整体使用寿命得到了显著提升。
                       
                        GaNOBC正在加速落地
                       
                        在OBC功率更大、功率密度更高的需求趋势下，SiC和GaN等第三代半导体器件的应用被提上日程。作为在主驱逆变器上已经大规模应用的SiC，由于已经有规模应用的可靠性验证，因此也更早应用到OBC上。
                       
                        去年开始，国际大厂在OBC方案上开始大规模应用第三代半导体，英飞凌在OBC领域技术路线图中规划，2024年将会大规模转向SiC，功率密度提升至4kW/L；到2025年，推进GaN进入OBC，届时功率密度将会提高至6kW/L以上。
                       
                        目前主流功率半导体厂商都推出了基于SiC器件的OBC方案，比如安森美的OBC方案中包含升压型三相PFC和双向CLLC全桥转换器，采用了EliteSiC1200VAPM32功率模块，该功率模块针对800V电池架构进行了优化，更适用于高电压和功率级OBC。
                       
                        基于GaN的OBC则早在2023年就开始有Tier1开发相关产品，到近期则有更多的成果落地。汇川联合动力在去年11月推出了一款6.6kW车载二合一电源产品，采用GaN功率器件，该产品采用了业内先进的PFC变频调制技术、动态母线控制技术、双有源变换器调制技术，实现了整机96%的满载效率，功率密度达到4.8kW/L，整机重量降低20%。
                       
                        小结：
                       
                        随着Tier1的相关产品逐步落地，GaNOBC也有望在不久的将来实现量产车型搭载。对于普通用户而言，GaNOBC的高效率，带来的就是更低的使用成本和重量降低带来的续航提升，电动汽车正是由每一个零部件的细微提升，共同构成了使用体验的大幅提高。