【导读】随着工业充电技术向高效化、紧凑化发展，基于宽禁带半导体（如SiC）的隔离型DC-DC变换方案崭露头角。相比传统硅基器件，SiC凭借超低导通损耗与纳秒级开关特性，显著提升了系统功率密度，同时为高动态响应拓扑设计提供了新思路。本文将解析关键功率架构的选型逻辑与技术边界。
隔离式DC-DC功率级的选择
对于隔离式DC-DC转换，可以根据应用的功率等级来选择多种不同的拓扑结构。
Ø 半桥 LLC 拓扑
采用次级端全桥同步整流的半桥LLC拓扑结构非常适合600W至3.0kW的充电器应用。iGaN功率开关适用于600W至1.0kW的充电器，而SiC MOSFET则适用于1.2kW至3.0kW的应用。
对于4.0kW至6.6kW的应用，可选用全桥LLC拓扑或交错式LLC拓扑；双有源桥则适用于6.0kW至30.0kW的应用。通过并联多个6.0kW充电器，可实现12.0kW至30kW的功率输出。
NTH4L045N065SC1 或 NTBL032N065M3S 650 V EliteSiC MOSFET 适用于初级端半桥电路，80 − 150 V 的 Si MOSFET 则适用于次级端同步整流应用。NTBLS0D8N08X 和 NTBLS4D0N15MC 是适用于 48 V 及 80 V − 120 V 电池充电器应用的Si MOSFET。
Ø 全桥 LLC 拓扑
全桥LLC拓扑由两个半桥（S1−S2 和 S3−S4）组成，包含变压器初级绕组Lm和谐振LC网络。
全桥电路中对角线布局的SiC MOSFET由相同的栅极驱动信号驱动。次级端全桥LLC拓扑由两个半桥（S5−S6 和 S7−S8）组成，使用的是同步整流Si MOSFET。双向Si MOSFET开关S9−S10提供了电压倍增功能，可实现40 V至120 V的宽电压输出。对于40 V − 120 V的宽电压范围电池充电器应用，初级端采用全桥LLC拓扑、次级端采用带双向开关电压倍增器同步全桥电路拓扑是合适的方案（如图 2所示）。
图2
图 3 所示，带有 2个变压器及2个次级全桥同步整流电路的全桥 LLC 拓扑，适用于 4.0 kW 至 6.6 kW 的应用。
图3
Ø 交错式三相 LLC 拓扑
对于 6.6 kW - 12.0 kW 的大功率应用，建议采用交错式 LLC 拓扑，将功率损耗分散到多个开关和变压器中。
三相交错式 LLC 由 3 个半桥（S1-S2、S3-S4 和 S5-S6）、3 个谐振 LC 电路、3 个带励磁电感的变压器组成，次级端采用3 个带谐振 LC 网络的半桥（S7-S8、S9-S10 和 S11-S12）组成，以实现双向操作。初级端3组半桥电路以谐振开关频率工作，彼此保持120度相位差。此三相交错式LLC拓扑可产生三倍开关频率的输出纹波，并显著减小滤波电容尺寸。
图 4 所示的交错式三相 LLC 拓扑适用于 6.6 kW - 12 kW的充电器应用。
图4
Ø 双有源桥
如图 5 所示的双有源桥适用于大功率充电器应用，例如为骑乘式割草机、叉车和电动摩托车供电。双有源桥适用于6.6 kW至11.0 kW的工业充电器应用。
图5
单级拓扑结构适用于输入电压为 120 - 347 V 单相AC输入的工业充电器应用。 图 6 所示，初级端带有双向AC开关的双有源桥适用于 4.0 kW至11.0 kW的工业充电器应用。
图6
650 - 750 V SiC MOSFET 和 GaN HEMT 适用于双向开关应用。 NTBL032N065M3S 和 NTBL023N065M3S 650 V M3S EliteSiC MOSFET 推荐用于初级端双向开关。通过将2个裸芯集成到 TOLL 或 TOLT 封装中，以实现双向开关。 GaN 技术同样适用于双向开关应用。
如图 7 所示，另一种值得关注的单级拓扑结构是带有集成式全桥隔离 LLC DC-DC转换器的交错式图腾柱 PFC。
图7
结语
工业充电器的拓扑结构选型直接影响系统效率、功率密度及成本，而SiC等宽禁带半导体技术的引入，为高功率应用提供了更优的解决方案。从半桥/全桥LLC到交错式三相LLC，再到双有源桥，不同拓扑结构覆盖了600W至30kW的广泛功率需求，兼顾了高效能与灵活性。未来，随着SiC和GaN器件的进一步成熟，工业充电设计将朝着更高效率、更紧凑化及智能化的方向发展。安森美的EliteSiC MOSFET等先进器件，为工程师提供了可靠的硬件支持，助力实现下一代高性能充电系统。
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