中图分类号：U469.72 文献标识码：A 文章编号：1003-8639（2025）10-0072-04

【Abstract】This paper presents an on-board charging system with direct power control using the SR5E1 MCU， includinga 22kW OBCanda 3kW DC/DC.The system is designed forthe highest 80oV high-voltage batery platform andachieves high integrationof theon-board charging system byadopting the third-generation power semiconductor SiC MOSFETand electromagnetic isolation gate driver.The SR5E1 isused toimplement the thre-phase PFC and CLLC in the high-frequencycontrollopandthepeak currentcontrolld phase-shiftedfullbridge DC/DC.Experimentalresultsshow that the OBC efficiency reaches 96.5% ，the CLLC resonant converter maintains soft-switching characteristics over a wide output voltagerange （450～85OV），andtheload transientresponse bandwidthof theDC/DC module is increased to 6.5kHz.

【Key words】SR5E1 MCU；OBC；SiC MOSFET;functional safety;isolated gate driver

0 引言

随着新能源汽车技术的发展，纯电动汽车呈现出爆发式的增长。对于纯电动汽车而言，动力电池的充电技术是其发展的关键。充电效率和方便性是充电技术的重要指标。本文主要介绍有别于传统车载充电器、采用微控制器（MicrocontrollerUnit，MCU）直接功率控制而设计的 22kW OBC+3kW DC/DC集成式车载充电系统。

1传统车载充电系统方案

随着车载充电功率越来越高，传统的功率器件无法满足高压大电流的需求。随着新型功率材料的使用，开关频率的需求提升了5倍以上（碳化硅金属-氧化物-半导体场效应晶体管SiCMOSFET、氮化镓高电子迁移率晶体管GaNHEMT开关频率可达到 200kHz 以上，而传统硅基功率器件通常低于50kHz ）。与之匹配的是，模拟接口与保护接口的速率也需同步提升5倍以上。微控制器 MCU+ 数字信号处理器（DigitalSignal Processor，DSP）是当前车载充电控制系统的主流方案。MCU通过通信管理DSP实现功率因数校正（PowerFactorCorrection，PFC）、串联谐振全桥变换器（Capacitor-Inductor-Inductor-Capacitor，CLLC）、直流-直流变换器DC/DC控制。如图1所示，传统方案中至少需要1颗MCU+5 颗DSP。

图1MCU+DSP车载充电系统拓扑

本文采用MCU取代传统 MCU+DSP 的方案拓扑，既要满足宽禁带半导体（Wide Bandgap Semiconductor，WBS）（SiC/GaN）对控制器的性能要求，还要实现高低压的安全隔离，满足 22kW 高压充电和3kW低压充电的需求。

2 系统总体结构设计

车载充电系统结构如图2所示，系统分为两级拓扑结构：高压充电OBC和低压充电DC/DC。

图2车载充电系统结构

OBC前级采用功率因数校正（PowerFactorCorrection，PFC）交流-直流变换，实现高功率因数输入并抑制高次谐波，从而最小化总谐波失真。……