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2025年第19期移动计算

电动汽车充电桩开关电源的原理分析及应用

王红涛

【深圳市江机实业有限公司，广东深圳 518000】

摘 要：在电动汽车产业迅猛发展的当下，充电桩开关电源的性能成为影响电动汽车普及的关键因素。该研

究对电动汽车充电桩开关电源进行了全面且深入地剖析。先是详细阐述其工作原理，清晰解读AC-DC、DC-DC

不同类型开关电源在充电桩中的运作机制。紧接着深入探讨功率变换、控制以及热管理等关键技术，深入分析其

在直流快充桩、交流慢充桩等不同类型充电桩中的应用状况。同时，精准指出在复杂电网环境下，开关电源面临的

适应性问题，以及可靠性与稳定性方面的挑战，并从电路拓扑、控制算法，以及可靠性设计等维度提出相应的优化

策略，致力于提升开关电源性能，助力电动汽车充电设施实现高效发展。

关键词：电动汽车；充电桩；开关电源；工作原理；应用优化

随着全球环保意识的不断提升，环保出行理念深控需求。

入人心，电动汽车产业迎来了前所未有的发展机遇。在（二）AC-DC开关电源工作原理

此背景下，充电桩作为电动汽车不可或缺的配套基础AC-DC开关电源在电动汽车充电桩中起着关键的

设施，其重要性越发凸显。而开关电源作为充电桩的电流转换作用。其核心构成包括PFC（功率因数校正）

核心部件，宛如充电桩的“心脏”，直接左右着充电效电路与整流电路。其中，PFC电路是提升电能利用效

率的高低、电能质量的优劣以及设备运行的可靠性。因率、净化电网环境的重要环节。传统电路因负载特性，

此，深入探究充电桩开关电源的原理与应用，对优化充电流与电压存在相位差，致使功率因数低，电能浪费严

电桩性能、加速电动汽车普及进程、构建绿色可持续重且谐波污染电网。PFC电路通过主动或被动方式，对

的交通体系而言，极具现实意义。文章将针对这一关键输入电流进行整形，使其与输入电压同相位，可将功率

领域展开细致探讨。因数提升至0.95以上，显著提高电能利用率，降低谐波

一、电动汽车充电桩开关电源工作原理干扰。而全桥、半桥等整流电路则负责将交流电转化为

（一）开关电源基本概念与分类直流电。以全桥整流电路为例，由四个二极管组成，在

开关电源通过精准控制开关管的导通与关断，实交流电正半周，两个二极管导通构成通路为负载供电并

现电能高效转换。与传统线性电源不同，其开关管在高给电容充电；负半周，另外两个二极管导通实现同样功

频状态下切换，极大降低自身功耗。导通时，电流经开能，从而输出较为平滑的直流电，为后续充电环节提供

关管传递电能；截止时，电能存储于电感、电容等储能稳定直流电源。

元件。这种工作方式，使开关电源能在较宽输入电压范（三）DC-DC开关电源工作原理

围，以高转换效率输出稳定电压。DC-DC开关电源用于在不同直流电压等级间转

在电动汽车充电桩领域，AC-DC开关颇为常见，换，满足电动汽车充电多样需求。其常见拓扑有降压

该类电源负责将电网交流电转化为适合充电桩使用的（Buck）与升压（Boost）电路。Buck电路能把较高直

直流电，如交流慢充桩中，它把220V市电转为直流低流输入电压转为较低输出电压。开关管导通时，输入电

压，为电动汽车电池缓慢充电。DC-DC开关电源则用压加在电感上，电感电流上升储存电能；关断时，电感

于不同直流电压等级间的转换，在直流快充桩里，可将经续流二极管向负载放电，维持电流。通过调节导通

AC-DC转换后的较高直流电压，进一步精确调整为适与关断时间占比，可精准控制输出电压。

配电池充电需求的电压，满足多样充电场景的电压调Boost电路则相反，能将低直流输入电压提升为高

输出电压。开关管导通，电感储能；关断时，电感释放

作者简