一、前言

PD快充電源適配器有廣闊的市場機會 ，目前Vivo, Huawei, Oppo, Xiaomi主推標準品是18W-45W ；未來市場主流將會是65W , 80W, 90W, 100W , 120W 甚至200W，有 3-4 路輸出 (PD ,+ type C, + type C)的產品。

目前，65W以下，會使用傳統Si MOSFET 或者GaN (氮化鎵）。因為成本因素不會考慮SiC，但對于要求高效率模式98%或以上產品，會在PFC電路中使用SiC Diode。

碳化硅（SiC）器件制成的功率變換器具有更高的阻斷電壓，更低的導通電阻和更高的導熱性，因此有望實現更高的功率密度。在可用的SiC器件類型中，與SiC JFET或SiC晶體管相比，N溝道增強模式SiC MOSFET具有結構簡單，易于設計和低損耗的優勢，因此在取代傳統Si MOSFET或Si IGBT方面具有最大的兼容性。

目前Alpha，6A 650V DFN的SiC二極管已經在倍思130w產品量產，目前可以免費提供樣品

圖1倍思推出120W的充電器

根據充電頭網站的拆解結果：安森美 NCP1616A1 PFC控制器，驅動NV6127，配合SiC二極管，用于功率因數校正。

圖2 120W充電器的實物拆解圖

碳化硅二極管，用于PFC升壓整流，來自香港Alpha power，ACD06PS065，6A 650V。

圖3ACD06PS065G規格書

二、SiC相關應用場景說明及優勢分享

關于SiC Mosfet 與IGBT的使用場景說明：

圖4 SiC Mosfet 與IGBT的使用場景說明

經實驗測試，采用SiC MOSFET的電源模塊，滿載150A20V輸出時，效率達到93%，相比IGBT模塊85%的效率，提升了8個百分點。成本上，開關管和驅動部分成本有所增加，但是變壓器、輸出電感、半橋輸入電容、輸出電容、散熱型材、散熱風扇及整體外殼成本有所下降，整體成本基本維持不變。體積上，變壓器體積減小一半，電路板尺寸基本不變，散熱型材體積減小一半，散熱風扇由1個?120變為2個?40，模塊整體體積大約減小了1/3。

圖5 SiC器件成本優勢分析

三、經驗分享

案例：1200V/75mΩ高性價比SIC MOSFET助力6.6KW車載OBC全橋逆變，較主流型號成本降低10%。

車載OBC充電機電路主要由AC/DC整流、升壓PFC、全橋逆變、AC/DC整流四部分組成，OBC車載充電機簡易電路框圖如下圖6所示。

圖6：OBC車載充電機簡易電路框圖

為提升6.6KW的車載OBC充電效率，其全橋逆變的開關管一般選用高耐壓、低導通損耗的1200V/80mΩSIC MOSFET做設計，針對這個規格，市場上主流應用的型號為WOLFSPEED（科銳）的C2M0080120D、Littelfuse（力特）的LSIC1MO120E0080，均為TO-247-3封裝，兩個型號可以完全pin-pin兼容，市場上的價格也基本相當。

為滿足市場端設計研發人員為兼容普通MOSFET的柵源工作電壓（主要是正電壓+15V）設計，并降低系統設計成本的需求，世界知名半導體供應商Wolfspeed（科銳）有推出一款自帶獨立驅動源引腳（又稱開爾文源極引腳）的TO-247-4封裝、具有更低的導通阻抗、單價設計成本相比1200V/80mΩ的SIC MOSFET可降低10%的SIC MOSFET，型號為 C3M0075120K，下面提供下LSIC1MO120E0080、C2M0080120D和C3M0075120K電性參數對比，參考如下圖7所示。

圖7：SIC MOSFET LSIC1MO120E0080、C2M0080120D和C3M0075120K電性參數對比

通過如上圖所示，可知，Wolfspeed（科銳）新推出的C3M0075120K SIC MOSFET產品技術優勢明顯：

（1）在Tc=25℃條件下，75mΩ導通電阻+51nC總柵極電荷，具有更低的開關損耗特性；在高溫條件下仍可維持較低的導通電阻，有利于提高工作效率的同時降低了系統的冷卻需求；

（2）柵源電壓VGS建議值為-4V和+15V，與普通MOSFET相同的柵極工作電壓設計，產品兼容性更強；

（3） 反向傳輸電容低至3pF，可有效抑制開關噪聲，改善Vge波形振鈴，避免關斷期間因柵極振動過大出現誤導通現象；

（4） 器件的總開啟時間為33ns，總關閉時間為44ns，具有快速開關能力，可滿足用戶高速開關的需求。

Wolfspeed（科銳）C3M0075120K SIC MOSFET采用TO-247-4封裝，共有4個pin腳，分別為pin1（D極）、pin2（S極）、pin3（S極-開爾文源極）、pin4（G極），其實物圖和內部功能框圖參考如下圖8所示。

圖8：Wolfspeed（科銳）C3M0075120K SIC MOSFET的實物圖和內部功能框圖

通過如上圖所示，可知：

Wolfspeed（科銳）C3M0075120K SIC MOSFET采用先進的C3MSiCMOSFET技術，經過優化的封裝，自帶獨立驅動源引腳（pin3），又稱開爾文源極引腳，其用作柵極驅動電壓的參考電勢，從而消除電壓降對源極（S極）封裝寄生電感的影響，可以最大限度地減少門極振蕩并減少系統損耗。

除去如上的設計優勢外，Wolfspeed（科銳）C3M0075120K SIC MOSFET的漏極和源極之間的爬電距離為8mm，可參考其尺寸圖，見下圖9所示。

圖9：Wolfspeed（科銳）C3M0075120K SIC MOSFET封裝尺寸圖

最后，總結下Wolfspeed（科銳）C3M0075120K SIC MOSFET器件優勢：

1.低損耗

在Tc=25℃條件下，75mΩ導通電阻+51nC總柵極電荷，具有更低的導通損耗和開關損耗特性；同時，在高溫Tc=100℃條件下，仍可維持較低的導通電阻（典型值為100mΩ），有利于提高工作效率的同時降低了系統的冷卻需求；

采用自帶獨立驅動源引腳的TO-247-4封裝，可有效消除電壓降對源極封裝寄生電感的影響，可以最大限度地減少門極振蕩并減少系統損耗；

2.兼容性強

柵源電壓VGS建議值為-4V和+15V，與普通MOSFET相同的柵極工作電壓設計，產品兼容性更強；

3.低開關噪聲

反向傳輸電容低至3pF，可有效抑制開關噪聲，改善Vge波形振鈴，避免關斷期間因柵極振動過大出現誤導通現象；

4.快速開關能力

器件的總開啟時間為33ns，關閉時間為44ns，可滿足用戶針對高速開關的需求；

5.高安全性

相比TO-247-3封裝的漏極和源極之間的爬電距離5.44mm，TO-247-4封裝的漏極和源極之間的爬電距離高達8mm，產品具有更高的安全性；

6.更低的成本

單價成本相比Littelfuse（力特）LSIC1MO120E0080 和 Wolfspeed（科銳）C2M0080120D降低10%，全橋逆變單機用量4顆，可大幅降低系統設計成本。

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