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Wolfspeed扩展AEC-Q101车规级碳化硅MOSFET，推出650 V E3M系列产品

Jul 18, 2022

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电动汽车（EV）市场预期在未来十年[i]的复合增长率 CAGR 将高达 25%，这一快速增长由环保需求及政府支持推动，并将由能满足高效率及高功率密度要求的碳化硅（SiC）器件技术实现。

车载充电机（OBC）是当今 EV 关键电力电子系统之一，由 AC-DC 和 DC-DC 功率级组成。当今主流型号里，6.6 kW 单向车载充电机凭借 400 V 电池系统在 EV 中备受青睐。然而，双向车载充电机的趋势与日俱增，可支持新兴的“车网互动”（V2G）服务。²

Wolfspeed 新款车规级 E-系列（E3M）650 V、60 mΩ MOSFET 系列帮助设计人员满足 EV 车载充电机应用。采用 Wolfspeed 第三代 SiC MOSFET 技术，E3M0060065D 与 E3M0060065K（图 1）的特色为高温导通电阻低、可高速开关且电容小、体二极管反向恢复特性好、最大结温（T_j）高达 175° C。

重要的是，这些器件通过 AEC-Q101 (Rev. E) 认证完全符合车规级标准，并可以满足生产部件批准程序（Production Part Approval Process，PPAP）。PPAP 说明 Wolfspeed 充分理解设计人员的所有规格要求，并可实现优异的一致性，使得设计人员可对器件生产过程保持充分信心。

图 1：E3M0060065D 与 E3M0060065D 为无卤素、RoHS 合规器件，满足 AEC-Q101 车规级标准并可以满足PPAP。

与市场上现有的 650 V SiC MOSFET 相比，Wolfspeed E3M 650 V SiC MOSFET 技术能让系统因损耗更低而在运行时温度更低，从而在终端应用中显著提高效率（图 2）。更低的损耗同时使得器件温度下降，可降低系统级热管理成本并提高系统级功率密度。

图 2：由于 Wolfspeed 器件可提供更高的效率和更低的损耗，这些器件运行时的温度明显低于竞品 SiC MOSFET。

为您的设计选择封装

Wolfspeed 新款 E-Series 650 V 60 mΩ SiC MOSFET 具有两种不同的封装。E3M0060065D 为三引脚 TO-247-3L 封装，E3M0060065K 为四引脚 TO-247-4L 封装（带开尔文源极引脚）。开尔文源极连接可消除源极电感对驱动的影响，使开关损耗更低速度更快。

开尔文源极让设计者能够尽可能地利用 SiC 器件所具有的开关特性。相同裸片采用不同的封装，因此可提供不同的性能。例如，E3M0060065D 在 I_DS 为 20 A 时总开关损耗 (E_TOTAL) 约 300 mJ；E3M0060065K 在相同情况下的 E_TOTAL 则接近 62 mJ（图 3）。

EV 车载充电机应用中的 E-系列 (E3M) 650 V 60 mΩ SiC MOSFET

基于 SiC MOSFET 的典型双向设计如图4 所示，其包括用以 AC-DC 转换图腾柱PFC和双向 CLLC 谐振 DC-DC 变换器。通过采用Wolfspeed E-系列 (E3M) 650V SiC MOSFET，可以提升这两个变化器的性能。

图 4：SiC高开关频率能力（底部）让设计人员可节省无源器件成本，而其高效率更可降低热管理花费（右）。

与全硅双向 EV 车载充电机设计相比，Wolfspeed E-系列 (E3M) 650 V 60 mΩ SiC MOSFET 设计能显著降低电容、磁性元件等无源器件成本，以及热管理和外壳成本。这些成本节省主要来源于在实现更高频率的同时提高开关频率（F_s）的能力。例如，此 AC-DC 转换环节开关频率为 67 kHz。而 DC-DC 开关频率可从全硅的 80-120 kHz 典型频率范围提高到基于 SiC 解决方案的 150-300 kHz。