自 2010 年以来，电动汽车 (EV) 市场一直在快速增长，而原始设备制造商 (OEM) 宣布到 2025 年将推出电动汽车车型。这种更偏向纯电动汽车而非混合动力汽车的演变是对政府环境政策的回应，此类政策要求汽车转型且逐渐弃用内燃机。

更高容量的电池组在减少用户因行驶距离受限而产生的焦虑的同时，对电动汽车的电力电子器件（尤其是车载充电器 (OBC)）的要求也越来越高，不仅需要适应更高的功率额定值以适应更高的功率容量，还必须具有更高的功率密度和更高的功率，从而减轻车辆重量并降低每次充电的成本。

氮化镓 (GaN) 和碳化硅 (SiC) 宽带隙功率半导体的出现为电动汽车中的电力电子器件提供了一个大幅缩小尺寸和减轻重量的机会，因为它们能够在比硅高得多的开关频率下高效地工作。

OEM 和一级供应商面临的挑战是需要提供能够支持众多具有不同电网基础设施的地理区域的 OBC 解决方案。例如，中国的较大功率电动汽车充电器需要支持与三相电源线相连，而美国的电动汽车需要连接单相电源线。OEM 希望提供额定功率通常从 3.3kW 到 22kW 不等（在某些情况下甚至高达 44kW）的产品。

电动汽车动力总成中最关键的系统是用于为高压电池充电的 OBC、为 12V/48V 电池充电的高压转低压直流/直流转换器，以及用于控制电动汽车电机的牵引逆变器，如图 1 中所示。

图 1 电动汽车动力总成系统方框图。

使用一个或多个实时微控制器 (MCU)，可以实现对这些系统中功率流的高效率控制和管理。为节省机加工成本和减少电力电子器件的尺寸，一种常见的趋势是将 OBC 设备与高压转低压直流/直流转换器集成，这可以节省多达 10%-20% 的布板空间。然而，这会对实时 MCU 提出额外的要求，因为它需要支持更多的脉冲宽度调制器 (PWM)、更多的 ADC 并需要使用多核处理来管理多个功率级。

此外，OBC 需要支持车辆到电网的双向操作，这导致选择拓扑时更复杂，因而要求在为 OBC 选择 MCU 时更加小心。MCU 必须包含以下功能：

• 通过对电源转换器占空比、频率、死区和相移进行高分辨率控制来实现高频操作，从而减小磁体尺寸并减轻其重量。
• 通过启用不损害效率的软开关方案（如临界模式操作和谷底开关）来减少损耗。
• 通过增加模拟集成来减少设计中外部器件（如比较器和数模转换器 (DAC)）的数量，从而降低成本。

MCU 还应是可扩展产品组合的组成部分，以便在将 OBC 与高压转低压直流/直流转换器集成时支持各种选项。在本白皮书中，我们将回顾每个阶段的典型拓扑和挑战，并重点介绍 C2000 实时 MCU 的一些功能，从而帮助您应对这些挑战。