電動汽車充電樁MOSFET&IGBT系統方案

電動汽車充電樁MOSFET&IGBT系統方案-面向4000萬充電基礎設施建設，VBsemi助力高效、安全、智能充電網路升級

隨著新能源汽車產業快速發展，充電基礎設施正在進入規模化建設與技術升級的新階段。國家發展改革委、國家能源局印發《新型電力系統建設“十五五”規劃》，提出到2030年，充電基礎設施總量將超過4000萬個，大功率充電設施約30萬個，形成支撐超過1.1億輛電動汽車的充電服務能力。

未來5年，電動汽車充電網路將從“數量增長”向“高功率、高效率、智能化、雙向互動”方向演進，加快構建覆蓋城市、道路、鄉村的立體化充電體系。其中，快充、超充、高壓平臺、V2G雙向充放電等技術將成為下一代充電樁發展的核心方向，而功率半導體器件作為充電模組中的核心元件，直接決定系統的轉換效率、可靠性以及功率密度。

VBsemi圍繞電動汽車充電樁應用場景，推出覆蓋PFC功率因數校正、高壓DC/DC轉換、800V超充、V2G雙向能源管理、輔助電源及輸出保護等關鍵環節的MOSFET、IGBT、SiC MOSFET及GaN功率器件解決方案，助力下一代智能充電基礎設施建設。

一、電動汽車充電樁核心技術趨勢

1. 快充模組向高效率、高功率密度發展

傳統充電樁主要採用400V電壓平臺，隨著800V高壓平臺新能源汽車加速普及，充電模組需要支持更高電壓、更大電流以及更低損耗運行。

未來，高速公路服務區、城市超級充電站將重點建設大功率充電設施，對功率半導體器件提出了更高要求，包括更高耐壓能力、更低導通損耗、更快開關速度以及更高熱可靠性。

在這一趨勢下，SiC MOSFET、IGBT以及低阻MOSFET將成為高功率充電模組的重要技術路線。

2. 城市與高速充電網路向智能化升級

未來，充電基礎設施將形成更加完善的立體化網路。

城市面狀網路主要覆蓋商場、停車場、社區等應用場景，重點滿足日常城市出行的快速補能需求；高速公路線狀網路重點佈局高速公路服務區及城際交通節點，為中長途新能源汽車提供高功率、快速充電服務；鄉村點狀網路則進一步擴大充電設施覆蓋範圍，提升新能源汽車在縣域及鄉村地區的充電便利性。

不同應用場景對充電設備的技術要求也有所不同。城市快充樁更加關注高效率、小型化和低成本；高速超充站更加關注高功率、高可靠性以及800V高壓平臺適配能力；V2G充電系統需要支持雙向能量流動和電網互動；智能充電終端則更加注重高集成度、高穩定性以及智能控制能力。

二、VBsemi電動汽車充電樁MOSFET&IGBT系統方案

1. PFC主開關方案——提升交流輸入轉換效率

推薦型號：VBP165R64SFD

應用模組：快充模組PFC主開關

VBP165R64SFD是一款650V高壓Super Junction MOSFET，採用TO247封裝，具有650V漏源擊穿電壓、64A漏極電流以及36mΩ導通電阻，柵源電壓為±30V，閾值電壓為3.5V，採用SJ Multi-EPI技術平臺。

在充電模組前端PFC電路中，功率器件需要承受高頻開關以及持續大電流工作。VBP165R64SFD憑藉較低的導通電阻和較低的開關損耗，可滿足高效率PFC電路對功率器件的要求。

主要優勢：低導通電阻，降低功率損耗；較低開關損耗，適合高頻PFC工作；650V耐壓能力，滿足高壓輸入應用；TO247封裝，適用於大功率散熱設計。

主要應用：20kW/30kW快充模組、AC/DC高效率轉換系統以及商用新能源汽車充電設備。

2. 高壓SiC主開關方案——賦能800V超充平臺

推薦型號：VBL712MC100K

應用模組：高壓SiC主開關

VBL712MC100K是一款1200V SiC MOSFET，採用TO263-7L-HV封裝，額定漏極電流達到100A，導通電阻僅為15mΩ，柵源驅動電壓範圍為-10V/+20V，閾值電壓為2~4.5V。

隨著800V新能源汽車平臺快速普及，充電系統對高壓、高頻和高效率功率器件的需求不斷提升。相比傳統矽基器件，SiC MOSFET更加適合高壓、高頻工作環境，可進一步降低系統開關損耗並提升功率密度。

VBL712MC100K可應用於超充模組、高壓DC/DC轉換以及高功率充電系統。

主要優勢：1200V高耐壓，滿足高壓充電平臺需求；15mΩ低導通電阻，有助於降低導通損耗；適合高頻開關工作，降低系統開關損耗；有助於減小散熱系統體積，提高充電模組功率密度。

3. LLC DC/DC轉換方案——滿足800V平臺能量轉換需求

推薦型號：VBP112MI75

應用模組：LLC DC/DC

VBP112MI75是一款1200V IGBT+FRD器件，採用TO247封裝，額定集電極電流達到75A，VCE為1200V，VCEsat@15V為1.55V，柵極驅動電壓為±30V，閾值電壓為5.5V，採用FS技術。

LLC諧振轉換是大功率充電模組中的重要拓撲，對功率器件的耐壓能力、導通特性以及可靠性具有較高要求。

VBP112MI75採用IGBT+FRD組合結構，可應用於800V充電平臺、大功率DC/DC模組以及商用新能源汽車充電設備。

主要優勢：1200V高耐壓能力；1.55V低飽和壓降；IGBT+FRD集成方案，簡化功率級設計；適合大功率LLC諧振轉換應用。

4. V2G雙向DC/DC方案——支持新能源汽車能源互聯

推薦型號：VBGQT1600

應用模組：雙向DC/DC、V2G系統

VBGQT1600是一款60V低壓大電流MOSFET，採用TOLL封裝，額定漏極電流達到480A，導通電阻僅為0.48mΩ，柵源電壓為±20V，閾值電壓為3V，採用SGT技術。

未來充電樁不僅是新能源汽車的能源輸入設備，也將逐步成為連接新能源汽車、電網與儲能系統的重要能源節點。

在V2G系統中，雙向DC/DC需要頻繁進行能量雙向傳輸，對功率器件的導通損耗和電流能力提出較高要求。VBGQT1600憑藉0.48mΩ超低導通電阻和480A大電流能力，適合高電流雙向DC/DC應用。

主要應用：V2G雙向充放電系統、電池儲能系統以及低壓大電流DC/DC轉換。

通過V2G技術，新能源汽車未來可參與削峰填穀、電網輔助調節以及分佈式能源管理，進一步提升新能源汽車動力電池的能源利用價值。

5. 輔助電源方案——高頻化、小型化設計

推薦型號：VBQE165A20S

應用模組：輔助電源、高頻電源

VBQE165A20S是一款650V GaN HEMT，採用DFN8×8封裝，額定漏極電流為20A，RDS(on)為130mΩ，柵源電壓範圍為-1.5~7V，閾值電壓為1.5V，採用E-MODE技術。

充電樁內部包含控制系統、通信模組、顯示模組以及各種輔助控制電路，這些系統都需要穩定、高效的輔助電源。

GaN器件具有高頻開關優勢，可以幫助輔助電源進一步提高工作頻率，在保證轉換效率的同時縮小磁性器件和電源系統體積。

VBQE165A20S適用於輔助AC/DC電源、高頻電源模組以及智能充電終端。

主要優勢：650V耐壓能力；高頻開關能力強；有利於縮小電源體積；適合高效率、高功率密度輔助電源設計。

6. 輸出保護方案——保障充電安全可靠

推薦型號：VBGQA1802

應用模組：充電輸出保護

VBGQA1802是一款80V低阻大電流MOSFET，採用DFN8(5×6)封裝，額定漏極電流達到180A，RDS(on)僅為1.9mΩ，柵源電壓為±20V，閾值電壓為3V，採用SGT技術。

充電槍輸出端直接連接新能源汽車動力電池，對充電過程中的過流、短路以及異常狀態回應速度具有較高要求。

VBGQA1802採用低阻大電流MOSFET設計，可以有效降低輸出端導通損耗，並兼顧較高的電流承載能力和緊湊封裝尺寸。

主要優勢：1.9mΩ低導通電阻，降低輸出損耗；180A大電流能力，滿足高電流充電需求；DFN8(5×6)緊湊封裝，有利於PCB空間優化；適合快速輸出保護及開關控制。

主要應用：充電介面保護、輸出開關控制以及低壓大電流保護等應用。

通過合理選擇功率MOSFET，可以進一步提升充電輸出端的效率和可靠性，為新能源汽車充電過程提供更加穩定的功率保護。

三、VBsemi充電樁功率器件方案總結

從交流輸入PFC，到高壓SiC主開關、LLC DC/DC，再到V2G雙向DC/DC、輔助電源和充電輸出保護，VBsemi針對電動汽車充電樁不同功率等級和功能模組，形成了覆蓋MOSFET、SiC MOSFET、IGBT+FRD以及GaN HEMT的多技術路線產品組合。

其中，VBP165R64SFD面向快充模組PFC；VBL712MC100K面向1200V高壓SiC及800V超充系統；VBP112MI75面向800V平臺LLC DC/DC；VBGQT1600面向V2G雙向DC/DC；VBQE165A20S面向高頻輔助電源；VBGQA1802則面向充電輸出保護。

隨著充電基礎設施向高功率、高效率、高壓化、智能化和雙向能源互動方向發展，功率半導體器件將成為提升充電設備性能的關鍵環節。VBsemi將持續通過低阻MOSFET、SiC MOSFET、IGBT和GaN等產品平臺，為快充、超充、800V平臺及V2G等應用提供功率器件解決方案。

四、VBsemi助力下一代智能充電基礎設施

面對未來4000萬個充電基礎設施建設目標，充電設備將向：

更高功率、更高效率、更小體積、更智能管理、更強能源互動方向發展。

VBsemi通過MOSFET、SiC MOSFET、IGBT、GaN HEMT多技術平臺佈局，為新能源汽車快充、超充、800V平臺以及V2G能源互聯網提供完整功率半導體解決方案。

未來，隨著新能源汽車與新型電力系統深度融合，高性能功率器件將成為推動綠色能源基礎設施升級的重要核心力量。