本文系统解析电动车充电桩的核心电路架构，重点阐述电容器、传感器、整流桥等关键元器件在电路中的功能与应用逻辑，为设计提供实用参考。
一、核心电路架构解析
充电桩本质是将电网交流电转换为车辆电池所需的直流电，其核心电路由多个功能模块协同完成能量转换与控制。
1.1 输入处理与AC/DC转换
电网输入的交流电首先经过EMI滤波电路，此处安规电容器和滤波电感构成LC网络，用于抑制高频干扰。
整流桥模块随后将交流电转换为脉动直流电，其耐压值与电流容量需根据充电功率等级严格匹配。
大容量电解电容器在直流母线端发挥关键作用，用于稳定转换过程中的电压波动。
1.2 DC/DC功率变换阶段
该环节通过IGBT模块或MOSFET组成的拓扑电路（如LLC谐振变换器）进行直流电压调整。
高频谐振电容器在此阶段参与能量传递与软开关控制，可显著降低开关损耗。
电压/电流闭环控制电路实时监测输出参数，通过PWM信号动态调节功率器件导通时间。
二、关键元器件选型与应用
元器件可靠性直接影响充电桩的寿命与安全性能，选型需关注环境适应性与电气特性。
2.1 电容器选型要点
- 直流支撑电容：需承受高纹波电流，低ESR的铝电解电容或薄膜电容为常见方案
- 谐振电容：要求高频特性稳定，温度特性优良的陶瓷电容或聚丙烯薄膜电容较适用
- 安全防护：X/Y类安规电容跨接在L/N与地线间，提供失效短路保护
2.2 传感器与保护机制
电流传感器（霍尔效应或分流器）精确监测充放电电流，过流时触发保护。
温度传感器嵌入功率模块与连接器，防止过热引发风险。
电压检测电路配合比较器实现过压/欠压保护，常用高精度电阻分压网络。
三、设计挑战与趋势
随着充电功率密度提升与新国标实施，电路设计面临多重技术升级需求。
3.1 效率优化方向
采用SiC/GaN功率器件可减少开关损耗，但需同步优化驱动电路设计。
多相交错并联拓扑结构能有效分摊热应力，提升系统可靠性。
智能散热管理系统结合温度传感器数据，动态调节风扇转速降低能耗。
3.2 安全防护升级
绝缘监测单元（IMD）持续检测直流侧对地绝缘电阻，预防漏电风险。
连接器插拔瞬间的电弧检测需要高速电流采样与算法处理。
新国标要求充电桩具备冲击耐压与浪涌防护能力，TVS管与压敏电阻布局需优化。
