图1  交错程序中的PFC阶段

在Finepower公司开发的车载充电器中，TDK集团旗下爱普科斯(EPCOS)公司的很多元件发挥着重要作用，包括电感器、变压器、电容器和保护元件等，为充电器的性能发挥提供了保障。

Finepower公司开发了一种高度紧凑型车载充电器（OBC）模型。该设备基于德国汽车行业规范和技术条件，可以同时提供高效率和高功率密度——这是将OBC整合到电动汽车中的两个重要因素。此外，随着用于稳定性试验的进行，以及符合AEC-Q200标准的扼流圈和变压器在特定应用中的发展，将使得充电器系统在设计上能够更加节省空间。

受到良好保护的功率输入

在这种充电器中，爱普科斯的B72220F0271K101型压敏电阻可以保护转换器的功率输入，防止电压过高，爱普科斯B57364S1509M ICL可用于限制高冲击电流。这两种元件均符合AEC-Q200标准。一种特殊涂层在压敏电阻中的使用大大提高了电动汽车中使用的压敏电阻的机械稳定性。

为了确保电磁兼容性（EMC）并实现电磁干扰（EMI）的过滤，Finepower公司的开发人员还选择了爱普科斯的标准扼流圈，此外还有爱普科斯X2 电容器的B32933C3155M heavy-duty系列，这些产品都拥有较高的可靠性和超长的使用寿命。

爱普科斯B43508B5337M和B43504B5337M型铝电解电容可以稳定直流链路。在450 V DC的额定电压下可以提供的330 μF电容。CKG57NX7R2J474MT 系列的TDK Mega Caps以并联方式相连，可以减少等效串联电阻。这是让直流链路同时保持高紧凑性和高功率密度的惟一方法。

图2  来自新电子移动平台的爱普科斯PFC扼流圈

特殊PFC概念提高效率

在车载充电系统的技术发展的过程中，人们十分关注是否能达到最高充电效率。为了使从线路中获得的电力达到最高，充电器中必须包含主动的功率因素矫正（PFC），它可以将来自电线的交流电压进行整流，并同步生成提供充电电路的400 V内部直流链路。基于升压转换器原理的PFC电路在实际应用中显示出了最先进的技术水平，并被广泛传播。

在400 V直流链路中进行电源电压转换时的损耗源主要有：EMI滤波器（铜损）、桥整流器、PFC扼流圈、电源开关（MOSFET）、PFC二极管以及元件产生的其他损耗，比如直流链路中的铝电解电容器和分流器等。

由于设计和优化水平的不同，传统解决方案在输入电压为230 V AC时可提供96%～97%的效率。就是说，输入功率为3.65 kW时，有110～146 W是热损耗，无法在直流链路中使用。

如图１所示，该拓扑使用以并联方式连接到接口输出的两个PFC阶段进行工作，可以分离过高的波纹电流负载，提高效率并改善电磁兼容性，总体上可以减少50%的不利影响。一个PFC扼流圈便可以承载整个负载以及波纹电流。尽管交替程序需要使用两个扼流圈，但每一个都能根据一半电流（8 ARMS或22 APK）设计尺寸，使其大大简单化。爱普科斯新开发的电子移动平台系列PFC扼流圈的高紧凑型设计便可以用于此目的（见图2）。

爱普科斯扼流圈造型紧凑，体积小，却可提供高达22 A的额定峰值电流。图3显示了重叠扼流圈的电流。由图可知，重叠扼流圈电流从输电线路生成了一个大致的正弦曲线电流输入。

230 V输电线路的测量数据显示，在40%～85%的额定负载（1.3～2.8 kW）下，PFC阶段的效率会超过98%，且在满负载（3.3 kW）状态下也可以达到97.5%的效率。然而，与传统PFC阶段相比，仅在OBC的第一个阶段便可以节省35～70 W的电力损耗。

高效的DC/DC转换器

拥有标准和稳定的400 V DC中间电路电压，DC/DC转换器必须给电池提供与输电线路之间存在可靠电气分离的充电电压。根据电池的设计和充电状态的不同，OBC的输出电压范围一般设置在200～420 V DC。充电电流和最终充电电压必须都可以通过设备的通信端口（CAN母线）编程和控制。

为了将OBC的总损耗降到最低，DC/DC转换器的效率必须达到最高。然而，由于在开关阶段需要稳定的电气分离，因此转换器在开关阶段的效率不可能与PFC阶段同样高。目前效率最高的转换器是带有共振电桥拓扑的绝缘DC/DC转换器。出于该目的，既可以使用阶段改变转换器，也可以使用LLC电路。无论哪种方法，晶体管在外流源电压为零时始终保持连接状态，因此半导体中的损耗非常低。

LLC转换器（见图4）的好处在于，这种完全共振拓扑可以允许足够的能量储存在负载电路中，以确保电桥节点的自发开关。

爱普科斯电子移动平台系列的传感器也可全桥LLC转换器中使用。最大输出电压为420 V DC，与400 V DC输入电压的范围相同。LLC转换器的传输功能允许电压升高和降低。可以选择在变压器中以 1：1的传输比来操作，这样便可以将损耗降至最低。初级端的变压器使用全桥操作，电压为±400 V，当在次级端完成电桥整流后，该变压器将重新转换为400 V DC。

除负载电流外，共振电流的另一个主要部分也必须在LLC过程中变压，这样，不仅在半导体元件中，在铜质元件（如电路板、共振传感器和变压器等）中同样也会导致额外的电力损失。如果全桥电路使变压器初级端的电压达到半桥的两倍，那么电流将会减小两倍。增加的传输比使铜的电阻（线形）升高，同时，半导体部分的RDS(on) 会加倍。由于线路损耗是电流的二次函数（PD=I2R），因此，全桥LLC可以避免不必要的电力损耗。

全桥LLC概念在额定工作状态下（1.2～3.3 kW）允许效率始终超过97%，无论与输电线路之间是否存在可靠的分离。同时，准共振全桥原理还会提高EMC的性能。