當(dāng)充電樁在2020年被列入新基建的七大項(xiàng)目之中時(shí)，人們似乎看到了一個(gè)萬(wàn)億元的市場(chǎng)即將被撬動(dòng),，隨之超過(guò)26個(gè)省市密集出臺(tái)了50余項(xiàng)與充電設(shè)施相關(guān)的政策,。但現(xiàn)實(shí)是，根據(jù)智研咨詢(xún)提供的數(shù)據(jù)顯示,，在過(guò)去的一年里充電樁的出貨量雖有明顯上升（從12萬(wàn)到近30萬(wàn)）,，卻未出現(xiàn)期望中的井噴。

　　市場(chǎng)的發(fā)展未能盡如人意,，固然有各方利益協(xié)調(diào)的問(wèn)題,，但是從技術(shù)的角度來(lái)看也存在著各種阻礙因素，其中最亟需解決的是對(duì)于用戶(hù)的充電體驗(yàn)至為重要的充電時(shí)間,，此外則是充電樁信息的實(shí)時(shí)交互問(wèn)題,，而這些都聚焦于大功率直流充電樁。

　　焦慮的充電進(jìn)行時(shí)

　　為了解決電動(dòng)汽車(chē)的充電焦慮問(wèn)題,，更快的充電速度成為快充站的明確要求,，實(shí)現(xiàn)充電5分鐘，行駛200公里會(huì)成為行業(yè)的普遍要求,。充電樁的直流模塊可以通過(guò)提高功率密度和提高充電電壓兩個(gè)方向升級(jí),，前者需要高性能實(shí)時(shí)微控制器和支持更高開(kāi)關(guān)頻率的功率器件，而后者需要的是功率器件更高耐壓以及更高的轉(zhuǎn)換效率,，第三代寬禁帶半導(dǎo)體功率器件將會(huì)是很好的選擇,。而且隨著第三代半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)頻率的提高，需要更復(fù)雜的電源拓?fù)浜涂刂扑惴ǎ虼藢?duì)于實(shí)時(shí)控制器的需求也進(jìn)一步提高,。

　　提到直流充電樁的主控部分,，就必須提到市場(chǎng)上占據(jù)份額較高的德州儀器（TI）C2000?微控制器。事實(shí)上,，C2000微控制器在中國(guó)市場(chǎng)久負(fù)盛名,，早已廣泛用于電力電子控制領(lǐng)域，并在工業(yè)和汽車(chē)應(yīng)用中提供高級(jí)數(shù)字信號(hào)處理,。在過(guò)去20多年間C2000微控制器一直處于模數(shù)控制革命的前沿,，經(jīng)過(guò)不斷發(fā)展，現(xiàn)在的第三代性能更為出色：擁有更強(qiáng)的運(yùn)算能力,、更豐富的外設(shè)資源,。

　　C2000微控制器實(shí)施控制器由于內(nèi)置C28x數(shù)學(xué)優(yōu)化型內(nèi)核，具有微控制器和數(shù)字信號(hào)處理器雙重優(yōu)勢(shì),。通過(guò)各種高效率計(jì)算內(nèi)核,，C2000微控制器可實(shí)現(xiàn)微秒級(jí)環(huán)路計(jì)算時(shí)間。比如在雙向高密度GaN CCM圖騰柱PFC中,，利用TMU,，C2000微控制器可以將PWM計(jì)算從10微秒減少到0.5微秒以下，確保逐個(gè)周期進(jìn)行自適應(yīng)死區(qū)計(jì)算,，從而對(duì)GaN FET進(jìn)行最精確和高效的控制。

　　集成更高級(jí)的外設(shè),，是C2000微控制器滿(mǎn)足復(fù)雜拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的另一大優(yōu)勢(shì),。通過(guò)集成3.6M SPS采樣率，12 位至 16 位分辨率的ADC,，實(shí)現(xiàn)更高速的電流采樣和電壓采樣,；還有150ps分辨率的PWM，這樣就可以滿(mǎn)足第三代半導(dǎo)體更高的開(kāi)關(guān)頻率,，實(shí)現(xiàn)高動(dòng)態(tài)特性的充電模塊并顯著提高效率,、降低尺寸。

　　為了追求更高的效率而增加總線(xiàn)電壓時(shí),，復(fù)雜的多電平拓?fù)渥兊迷絹?lái)越普遍,。NPC和ANPC拓?fù)涫请p向PFC /逆變器最受歡迎的兩種拓?fù)洌鼈兛梢詫㈤_(kāi)關(guān)設(shè)備上的電壓應(yīng)力限制為總線(xiàn)電壓的一半,。但是,，這些拓?fù)湫枰獊?lái)自MCU的更多PWM通道，并且還需要一種特殊的保護(hù)方案以在任何停機(jī)期間維持電源開(kāi)關(guān)兩端的電壓平衡,。C2000微控制器第三代器件提供了獨(dú)特的可配置邏輯塊（CLB）,，可實(shí)現(xiàn)板載故障保護(hù)方案，以確保在所有工作條件下均提供實(shí)時(shí)保護(hù)，而無(wú)需任何外部邏輯電路,，類(lèi)似于FPGAs / CPLDs一樣靈活,。例如TIDA-010210 6.6kW 三相三級(jí) ANPC 逆變器/PFC 雙向功率級(jí)參考設(shè)計(jì)中所呈現(xiàn)。

　　另一方面,，針對(duì)快速充電樁高效率,、高功率密度的電力電子和非常高的功率密度的設(shè)計(jì)目標(biāo)，第三代半導(dǎo)體（包括SiC,、GaN等）成為市場(chǎng)上冉冉升起的新星,，是實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和的最重要的半導(dǎo)體技術(shù),。相比此前兩代,，具有禁帶寬度大、擊穿電場(chǎng)高,、熱導(dǎo)率大,、電子飽和漂移速度高、介電常數(shù)小等獨(dú)特的性能,，因此可以減少系統(tǒng)散熱成本及無(wú)源器件尺寸,，可以提供更高能效或更高功率密度，并且降低系統(tǒng)總成本,。

　　SiC由于推出時(shí)間早,，用戶(hù)覆蓋面更廣。不過(guò)“SiC和GaN究竟孰優(yōu)孰劣目前下結(jié)論還為時(shí)尚早,，如果長(zhǎng)期來(lái)看,，硅基GaN在成本方面的下降空間會(huì)更大?！钡轮輧x器華北區(qū)技術(shù)支持經(jīng)理付楊表示,。無(wú)論如何，未來(lái)隨著第三代半導(dǎo)體在工藝上的成熟度越來(lái)越提高,，整體成本優(yōu)勢(shì)會(huì)更加凸顯,。

　　TI在這兩個(gè)方向上均有布局，SiC方面通過(guò)提供集成電容式隔離功能的驅(qū)動(dòng)器,，提高系統(tǒng)穩(wěn)健性和可靠性,，減小外形尺寸和輕松符合 EMI 標(biāo)準(zhǔn)。而TI在GaN上的布局則可追溯到2010年,，2017年與西門(mén)子推出了首個(gè)10千瓦連接云電網(wǎng)的轉(zhuǎn)換器,。而且通過(guò)不斷嘗試新架構(gòu)，使GaN適應(yīng)更廣的電壓范圍,，比如800V,、1000V（可參考）,，這也為將來(lái)在充電樁上看到GaN的身影帶來(lái)了更大的可能性。為了保證高可靠性,，TI已經(jīng)針對(duì)GaN FET進(jìn)行了4000多萬(wàn)小時(shí)的器件可靠性測(cè)試和超過(guò)5 GWh的功率轉(zhuǎn)換應(yīng)用測(cè)試,。同時(shí)，為了進(jìn)一步提高可靠性和集成度,，TI推出了GaN與驅(qū)動(dòng)集成的器件,。更為亮眼的是，TI在GaN方面擁有自己的工藝和工廠(chǎng),，因此可以確保產(chǎn)品品質(zhì)和供應(yīng)的穩(wěn)定性保障,。

　　在充電時(shí)長(zhǎng)之外，用戶(hù)最痛苦的莫過(guò)于需要充電時(shí)無(wú)法確知前方充電樁的使用情況,，這就需要利用安全的無(wú)線(xiàn)連接技術(shù)遠(yuǎn)程接入和控制,。TI可以提供從短距離近場(chǎng)通訊（身份識(shí)別、信息保護(hù)）到遠(yuǎn)距離私有協(xié)議通信等各類(lèi)安全無(wú)線(xiàn)連接產(chǎn)品,，還可兼容常用的BLE,、WiFi通訊技術(shù)。這些就可以讓充電樁實(shí)時(shí)更新?tīng)顟B(tài),，用戶(hù)得知它的使用情況,。

　　數(shù)據(jù)安全是用戶(hù)和運(yùn)營(yíng)商都越來(lái)越看重的，因此解決方案要求提供安全的身份鑒權(quán),、數(shù)據(jù)通信等功能,。在WiFi產(chǎn)品上，TI很早以前就加入了信息安全保護(hù)機(jī)制,，比如針對(duì)外置Flash的數(shù)據(jù)完整性進(jìn)行驗(yàn)證,，防止非授權(quán)訪(fǎng)問(wèn)和保護(hù)敏感數(shù)據(jù)，以及完善加密通道,、密鑰管理等安全機(jī)制。

　　需要的更多

　　實(shí)際上,，一個(gè)更安全,、更智能、更快速的充電樁涉及到的技術(shù)遠(yuǎn)不止以上所提到的,。比如,，超級(jí)充電樁由于是大功率高壓戶(hù)外場(chǎng)景，具有特殊的安全和可靠性要求,，因此在這種場(chǎng)景下使用的隔離器件,、柵極器件的穩(wěn)定性和智能化，對(duì)功率器件做出的保護(hù),，是直流模塊能否以更安全的狀態(tài)運(yùn)行的前提條件,。

　　據(jù)德州儀器華北區(qū)技術(shù)支持經(jīng)理付楊介紹,，TI正在進(jìn)行各個(gè)方面的創(chuàng)新研究來(lái)應(yīng)對(duì)充電樁市場(chǎng)的種種挑戰(zhàn)，其中之一便是如何以更加智能的充電樁來(lái)改善用戶(hù)體驗(yàn),，這將需要借助邊緣計(jì)算和AI技術(shù),。

　　而在傳統(tǒng)的產(chǎn)品方面，也是在有條不紊地推進(jìn),。比如TI高集成度的下一代電源產(chǎn)品,，將電流采樣和隔離、隔離電源管理芯片,，集成在一顆更小的芯片中,，幫客戶(hù)節(jié)省PCB面積和成本；以及在現(xiàn)有的硅器件的基礎(chǔ)上,，通過(guò)更復(fù)雜的拓?fù)?，在沒(méi)有使用更高級(jí)的功率器件的情況下實(shí)現(xiàn)更高功率密度……

　　在擁有先進(jìn)的技術(shù)之外，TI針對(duì)不同的用戶(hù)和需求,，提供多產(chǎn)品線(xiàn),、不同的合作方式，最關(guān)鍵的是,，作為一家已深耕中國(guó)三十五年的有企業(yè)社會(huì)責(zé)任的企業(yè),，愿意通過(guò)全面的本地支持，來(lái)幫助中國(guó)企業(yè)成功,，融入到中國(guó)信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的大潮中,。

　　2021年，與碳達(dá)峰,、碳中和被首次寫(xiě)入《政府工作報(bào)告》的,，還有“增加停車(chē)場(chǎng)、充電樁,、換電站等設(shè)施,，加快建設(shè)動(dòng)力電池回收利用體系?！睋?jù)工信部于2019年末發(fā)布《新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021~2035）》征求意見(jiàn)稿,，預(yù)計(jì)2030年我國(guó)新能源汽車(chē)保有量將達(dá)到6420萬(wàn)輛。即使車(chē)樁比不能實(shí)現(xiàn)1:1,，也意味著未來(lái)充電樁市場(chǎng)必將實(shí)現(xiàn)飛躍式發(fā)展,。順潮流而動(dòng)并能立于潮頭的秘訣是尋找到能夠一步一個(gè)腳印，踏踏實(shí)實(shí)靜下心來(lái)一個(gè)問(wèn)題一個(gè)問(wèn)題來(lái)解決的合作伙伴,。一直以來(lái),，TI都堅(jiān)持如此，并致力于創(chuàng)造更好的未來(lái),。TI將始終如一,，與大家攜手迎接未來(lái)挑戰(zhàn),。