隨著電動汽車(EV)逐漸成為主流，人們對電動汽車的性能、充電時間和續(xù)航里程的期望持續(xù)攀升。要滿足這些需求，不僅需要在用戶界面層面進行創(chuàng)新，更要深入動力系統(tǒng)架構(gòu)展開革新。而推動這一演進的關鍵趨勢之一，便是電池系統(tǒng)從400V向800V（乃至1200V）的升級。這種轉(zhuǎn)變能實現(xiàn)充電提速、功率提升與能源高效利用，但同時也帶來了新的設計挑戰(zhàn)。

安森美(onsemi)正處于這一變革的前沿。安森美提供一系列碳化硅(SiC) 解決方案，包括650V 和1200V M3S EliteSiC MOSFET和汽車功率模塊(APM)，助力汽車制造商研發(fā)出高效、可靠且能滿足各種不同功率/電壓等級需求的車載充電器(OBC)，并具備良好的可擴展性。

解析從 400V 到 800V 架構(gòu)的轉(zhuǎn)型

如今，大多數(shù)電動汽車采用 400V 電池系統(tǒng)。這類平臺適用于多種用例，從乘用車到插電混動汽車均能覆蓋，在性能、成本與現(xiàn)有充電基礎設施之間實現(xiàn)了平衡兼顧。然而，隨著汽車廠商 (OEM) 致力于提升車輛續(xù)航里程并縮短充電時間，他們正越來越多地探索 800V 架構(gòu)。

800V 電池架構(gòu)會對電池尺寸、重量和能量容量產(chǎn)生影響。800V 系統(tǒng)支持更快的充電速度和更高效的功率傳輸，不僅降低了對熱管理的要求，還能使用更細的電纜，從而一舉多得，既能提高能效、減輕整體系統(tǒng)重量，又能減少封裝需求。此外，在相同功率水平下，800V 系統(tǒng)可降低電流，盡可能地減少 I2R 損耗，進而提升整體能效、增加續(xù)航里程，同時改善性能。

盡管 400V 系統(tǒng)仍適用于許多車型，但市場對 800V 系統(tǒng)的需求正與日俱增，尤其是在高性能電動汽車、長途商用車及依賴超快充的車隊中。

向 800V 的轉(zhuǎn)型并非“一刀切”的解決方案，而是與特定應用需求相輔相成的技術演進。電壓架構(gòu)的合適與否取決于具體用例和性能目標，還要考慮與基礎設施的兼容性。

電動汽車的主要應用和電壓要求

不同的電動汽車應用場景對應不同的功率需求和架構(gòu)設計。例如，入門級城市轎車通常采用 400V 系統(tǒng)，這類車輛更注重成本控制和車身緊湊性，而非大功率性能。

中端市場的插電混動汽車和標準純電汽車則受益于高效的 400V 系統(tǒng)。許多這類車型配備 6.6kW 至 11kW 的車載充電器，且常依賴家用充電設施。即便在 400V 級別，SiC MOSFET 也正被越來越多地采用，以提升功率密度并降低開關損耗。

高端市場包括商用電動汽車、豪華乘用車和貨運車隊。這些車輛需要快速充電能力和更高的能量吞吐量，因此 800V 架構(gòu)成為理想之選。800V 系統(tǒng)可通過直流快充站支持更高功率，使這類車輛能更快完成充電，并在長距離行駛中保持更高能效。

圖 1：貨運車隊和商用電動汽車是車載充電應用領域中快速增長的細分市場

安森美憑借旗下的產(chǎn)品組合，能夠為所有這些用例提供支持，針對每種電壓和功率層級均能提供精準解決方案。

安森美的技術產(chǎn)品組合：搭建橋梁，推動轉(zhuǎn)型

為兼顧已廣泛應用的 400V 系統(tǒng)與前沿的 800V 平臺，安森美提供了門類齊全的碳化硅基功率器件。

對于400V 應用，M3S 650V EliteSiC MOSFET系列兼具高速開關、低導通損耗與熱效率優(yōu)勢，表現(xiàn)令人矚目。這些器件尤其適用于圖騰柱功率因數(shù)校正 (PFC) 等硬開關拓撲，以及 LLC 或相移全橋轉(zhuǎn)換器等軟開關設計。

對于800V 平臺，安森美不僅提供1200V M3S EliteSiC MOSFET，更推出了APM32 系列汽車功率模塊。這些額定電壓1200V 的模塊集成了三相橋模塊、全橋模塊和雙半橋模塊，可在額定功率 11kW 至 22kW 的車載充電器中實現(xiàn)穩(wěn)定運行。這些模塊憑借緊湊的封裝設計與出色的熱性能，成為高功率系統(tǒng)的理想之選，有助于提升可靠性與空間利用率。

表 1：適用于 800V 和 400V 電池架構(gòu)的推薦產(chǎn)品

這種雙層級方案有助于電動汽車設計人員在不同車型平臺間實現(xiàn)靈活擴展，同時使用經(jīng)性能優(yōu)化的元器件。

能效的必要性：為何 SiC 至關重要

碳化硅 (SiC) 是一種寬禁帶材料，相較傳統(tǒng)硅材料優(yōu)勢顯著，不僅開關速度更快，還能在更高電壓和溫度下運行。

在車載充電器 (OBC) 中，SiC 技術帶來的能效提升尤為可貴。其更高的開關頻率使得小型化無源元件的應用成為可能，從而有助于減小系統(tǒng)尺寸并降低成本。此外，SiC 優(yōu)異的熱性能還簡化了熱管理，有助于緊湊的電動汽車系統(tǒng)克服熱管理方面的重大挑戰(zhàn)。

EliteSiC M3S MOSFET：彌合400V 平臺的性能差距

安森美推出的 M3S 650V EliteSiC MOSFET專為 400V 級高速開關應用優(yōu)化設計，具備超低比導通電阻 (RSP)、全溫度范圍穩(wěn)定性能及更低的反向恢復電荷，性能不僅超越傳統(tǒng)硅基 MOSFET，甚至優(yōu)于早期 SiC 設計。

M3S MOSFET 提供TO-247-4L、D2PAK-7L 等多種封裝形式，可靈活適配不同的設計約束條件。憑借低柵極電荷與經(jīng)過優(yōu)化的電容特性，設計人員能夠打造出緊湊高效的車載充電器，在滿足 400V 應用需求的同時，無需在性能上做出妥協(xié)。M3S 器件助力彌合 400V 平臺與未來性能需求之間的差距。

APM32 SiC 模塊：賦能 800V 平臺

針對下一代 800V 系統(tǒng)，安森美的 APM32 汽車功率模塊可提供車載充電應用所需的高電壓與大電流處理能力，它基于 1200V 額定 EliteSiC MOSFET 構(gòu)建，支持 11kW 至 22kW 功率等級，適用于商用及高性能電動汽車應用場景。

APM32 模塊提供全橋與雙半橋拓撲，可同時支持 OBC 設計中的功率因數(shù)校正 (PFC) 與 DC-DC 段。其封裝技術經(jīng)過專門優(yōu)化，具備出色的熱管理能力與機械強度，確保在惡劣的汽車環(huán)境中實現(xiàn)長期可靠運行。

APM32 模塊通過了 AQG-324 與 AEC-Q101 標準認證，能夠為高性能車載充電器提供可靠基礎，是推動 800V 車輛架構(gòu)普及的關鍵助力。

針對 SiC 器件優(yōu)化的柵極驅(qū)動器

高速 SiC 器件需搭配性能旗鼓相當?shù)臇艠O驅(qū)動器，才能充分發(fā)揮 SiC MOSFET 的能效優(yōu)勢。安森美提供一系列專為 SiC 應用設計的隔離型柵極驅(qū)動器，特性包括支持負柵極偏置、具備高共模瞬態(tài)抗擾度、短傳播延遲等。

NCV51563是雙通道隔離式驅(qū)動器，非常適合在半橋或全橋配置中驅(qū)動 SiC MOSFET。NCV51152 和 NCV51752則是緊湊型單通道驅(qū)動器，專為空間受限的應用量身打造，集成負柵極偏置。

這些驅(qū)動器有助于防止直通事件、降低電磁干擾 (EMI)，并提升 OBC 系統(tǒng)的整體可靠性。選擇合適的柵極驅(qū)動器并進行合理集成，對于充分發(fā)揮 SiC 技術的性能優(yōu)勢至關重要。

平穩(wěn)且可擴展的轉(zhuǎn)型之路

向 800V 系統(tǒng)轉(zhuǎn)型并不意味著要淘汰 400V 平臺，而是要為合適的用例匹配恰當?shù)募軜?gòu)，并在此過程中鋪就清晰的創(chuàng)新與擴展路徑。

安森美全面的 SiC 解決方案組合，助力電動汽車制造商提升現(xiàn)有 400V 系統(tǒng)的性能與能效，無縫采用 800V 架構(gòu)以應對高功率應用需求，同時打造緊湊、可靠且高效的前瞻性 OBC 系統(tǒng)。

其中包含一套完整解決方案，涵蓋與 EliteSiC 配套的 GI 柵極驅(qū)動器、汽車級低壓差線性穩(wěn)壓器 (LDO)（安森美是 LDO 領域的領軍企業(yè)）及小信號二極管。從分立 MOSFET 到全集成功率模塊，再到優(yōu)化的柵極驅(qū)動器，安森美提供的構(gòu)建模塊一應俱全，為下一代電動汽車提供有力支持。