自 2010 年以來，電動汽車 (EV) 市場一直在快速增長，而原始設備制造商 (OEM) 宣布到 2025 年將推出電動汽車車型。這種更偏向純電動汽車而非混合動力汽車的演變是對政府環境政策的回應，此類政策要求汽車轉型且逐漸棄用內燃機。

更高容量的電池組在減少用戶因行駛距離受限而產生的焦慮的同時，對電動汽車的電力電子器件（尤其是車載充電器 (OBC)）的要求也越來越高，不僅需要適應更高的功率額定值以適應更高的功率容量，還必須具有更高的功率密度和更高的功率，從而減輕車輛重量并降低每次充電的成本。

氮化鎵 (GaN) 和碳化硅 (SiC) 寬帶隙功率半導體的出現為電動汽車中的電力電子器件提供了一個大幅縮小尺寸和減輕重量的機會，因為它們能夠在比硅高得多的開關頻率下高效地工作。

OEM 和一級供應商面臨的挑戰是需要提供能夠支持眾多具有不同電網基礎設施的地理區域的 OBC 解決方案。例如，中國的較大功率電動汽車充電器需要支持與三相電源線相連，而美國的電動汽車需要連接單相電源線。OEM 希望提供額定功率通常從 3.3kW 到 22kW 不等（在某些情況下甚至高達 44kW）的產品。

電動汽車動力總成中最關鍵的系統是用于為高壓電池充電的 OBC、為 12V/48V 電池充電的高壓轉低壓直流/直流轉換器，以及用于控制電動汽車電機的牽引逆變器，如圖 1 中所示。

圖 1 電動汽車動力總成系統方框圖。

使用一個或多個實時微控制器 (MCU)，可以實現對這些系統中功率流的高效率控制和管理。為節省機加工成本和減少電力電子器件的尺寸，一種常見的趨勢是將 OBC 設備與高壓轉低壓直流/直流轉換器集成，這可以節省多達 10%-20% 的布板空間。然而，這會對實時 MCU 提出額外的要求，因為它需要支持更多的脈沖寬度調制器 (PWM)、更多的 ADC 并需要使用多核處理來管理多個功率級。

此外，OBC 需要支持車輛到電網的雙向操作，這導致選擇拓撲時更復雜，因而要求在為 OBC 選擇 MCU 時更加小心。MCU 必須包含以下功能：

• 通過對電源轉換器占空比、頻率、死區和相移進行高分辨率控制來實現高頻操作，從而減小磁體尺寸并減輕其重量。
• 通過啟用不損害效率的軟開關方案（如臨界模式操作和谷底開關）來減少損耗。
• 通過增加模擬集成來減少設計中外部器件（如比較器和數模轉換器 (DAC)）的數量，從而降低成本。

MCU 還應是可擴展產品組合的組成部分，以便在將 OBC 與高壓轉低壓直流/直流轉換器集成時支持各種選項。在本白皮書中，我們將回顧每個階段的典型拓撲和挑戰，并重點介紹 C2000 實時 MCU 的一些功能，從而幫助您應對這些挑戰。