在全球廣泛倡導綠色低碳與可持續(xù)發(fā)展的時代浪潮中,新能源汽車作為實現(xiàn)節(jié)能減排的重要載體之一,正受到各國政府與企業(yè)的加速培育。
在此背景下,為提升新能源汽車的市場滲透率,我國已率先進入充電基礎設施建設的加速期,從私人專用充電樁到社區(qū)公用充電樁,從高速路網(wǎng)補能節(jié)點到城市公用充電樁,汽車補能網(wǎng)絡正在急速膨脹中。
據(jù)中國充電聯(lián)盟(EVCIPA)最新統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,截止2025年5月份,我國充電基礎設施累計數(shù)量為1440萬臺,同比上升45.1%。
其中,在2025年1月~5月期間,我國充電基礎設施增量為158.3萬臺,我新能源汽車國內(nèi)銷量475.3萬輛,樁車增量比約為1:3,“樁少車多”現(xiàn)象依舊存在,充電樁行業(yè)市場仍存較大發(fā)展前景。
然而,作為一種涉及高電壓、大電流的工業(yè)設備,汽車充電樁強電側會因電流波動、電磁輻射等特性對弱電側系統(tǒng)主控部分造成顯著的高頻電磁干擾,影響系統(tǒng)正常工作,嚴重時甚至會造成系統(tǒng)損壞。
因此,為消除汽車充電樁強電側對弱電側系統(tǒng)主控部分所產(chǎn)生的電氣隱患,設計者往往需要引入電氣隔離措施來阻斷干擾傳播路徑。
數(shù)字隔離器,汽車充電樁的電氣安全之芯
汽車充電樁(直流)工作過程為將電網(wǎng)交流電整流為直流電,并通過PFC(功率因數(shù)校正)電路提升電能利用率、減少諧波污染,同時升壓至穩(wěn)定的直流母線電壓(如380-400V),接著通過DC/DC隔離變換器將母線電壓調(diào)節(jié)為適配電動汽車電池的輸出電壓,并借助高頻變壓器實現(xiàn)強弱電隔離以阻斷干擾,從而為汽車提供穩(wěn)定的充電環(huán)境。

新能源汽車充電示意圖
而在上述過程中,若是充電樁系統(tǒng)沒有采取強有力的電氣隔離措施,就會導致汽車充電樁存在顯著的電氣隱患,且其產(chǎn)品在上市過程也難以通過各種嚴格的安規(guī)認證及EMC測試等安全檢測環(huán)節(jié)。
數(shù)字隔離器,作為一種可確保汽車充電樁在各種復雜電氣環(huán)境及惡劣工況下安全、穩(wěn)定運行的安全芯片,其不僅能將不同電壓等級的電路進行隔離,防止強電側對弱電側造成干擾和損壞,還能保障弱電控制單元控制信號的穩(wěn)定傳輸,實現(xiàn)汽車充電樁安全性與可靠性的雙重提升。
數(shù)字隔離器,如何全方位守護充電樁充電?
如下圖所示,在華普微的汽車充電樁解決方案中,CMT860XX系列隔離驅動芯片是汽車充電樁功率變換系統(tǒng)的“神經(jīng)中樞”,通過電氣隔離保障安全、信號驅動提升效率、多重保護降低故障風險、時序控制優(yōu)化協(xié)同,直接決定了充電樁的可靠性、效率和安全性,是實現(xiàn)高壓快充的關鍵器件。

汽車充電樁中的電氣隔離方案示意圖
CMT860XX最高可支持5.75kV的隔離電壓,能高效抑制共模噪聲(CMTI>150 kV/us),避免電磁干擾(EMI)導致控制信號失真。
此外,CMT860XX還具備著4A峰值拉電流,6A峰值灌電流輸出的能力,可高效控制開關器件(如IGBT、SiC MOSFET),實現(xiàn)高效功率因數(shù)校正,并抑制米勒效應導致的誤開通現(xiàn)象。
CMT812X、CMT804X系列基礎數(shù)字隔離芯片是連接不同電位模塊的“安全通信橋梁”。其在原邊與副邊DSP之間,通過高壓隔離阻斷浪涌、抑制共模干擾,可保障雙DSP實時同步控制;在原邊DSP與人機交互單元之間,可隔離強電側噪聲,防止地電位差干擾,確保操作指令與狀態(tài)信號的準確傳輸;在副邊DSP與CAN總線間,可抑制外部電磁干擾、阻斷故障反灌,保障與外部設備通信的可靠性。
CMT812X、CMT804X支持高達5kV的隔離耐壓與150Mbps的最大速率,可確保數(shù)字信號的穩(wěn)定傳輸,解決強電側與弱電側的電位差、高頻干擾及外部通信可靠性等問題,是汽車充電樁實現(xiàn)“安全、穩(wěn)定、精準”充電的關鍵器件。
CMT1300、CMT1311等隔離運放芯片通常應用在充電樁中的PFC電路和DC-DC電路中,以阻斷高壓母線與低壓控制電路(MCU/DSP)的直接連接,防止觸電風險及設備損壞,并同時將高壓母線的電流信號精準轉換為低壓控制電路(MCU/DSP)可處理的數(shù)據(jù)信號,滿足環(huán)路控制需求,確保充電樁系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。
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