電動汽車 （EV） 市場的快速增長（預計未來十年的復合年增長率將高達 25%1）是由環境問題和政府支持推動的，并由滿足高效率和功率密度要求的碳化硅 （SiC） 器件技術實現。

車載充電器（OBC）是現代電動汽車中的關鍵電力電子系統之一，包括AC-DC和DC-DC功率級。在當今的主流車型中，6.6 kW 單向 OBC 在配備 400 V 電池系統的電動汽車中很受歡迎。然而，雙向 OBC 支持新興車輛到電網 （V2G） 服務的趨勢越來越明顯。阿拉伯數字

Wolfspeed 的新型汽車級 E 系列 （E3M） 650 V、60 mΩ MOSFET 系列可幫助設計人員滿足 EV OBC 應用領域的需求。E3M3D 和 E0060065M3K 器件（圖 0060065）采用該公司的第三代 SiC MOSFET 技術開發，具有高阻塞電壓和低導通電阻、低電容的高速開關、快速體二極管帶來的非常低的反向恢復電荷 （Qrr），以及 1° C 的高最高結溫 Tj。

重要的是，這些器件完全符合AEC-Q101（修訂版E）標準的汽車認證，并且具有生產零件批準流程（PPAP）功能。PPAP 功能意味著 Wolfspeed 能夠充分理解并始終如一地滿足設計人員的所有規格要求，從而使設計人員對器件生產過程充滿信心。

圖 1：E3M0060065D 和 E3M0060065D 是無鹵素、符合 RoHS 標準的器件，符合 AEC-Q101 標準且支持 PPAP。

與市場上的 650 V 碳化硅 MOSFET 相比，Wolfspeed 的 E3M 650 V 碳化硅 MOSFET 技術使系統運行溫度更低，損耗更低，從而在終端應用中顯著提高效率（圖 2）。較低的損耗意味著外殼溫度降低，從而降低了系統級熱管理并提高了系統級功率密度。

圖 2：由于 Wolfspeed 器件提供更高的效率或更低的損耗，因此它們的運行溫度明顯低于競爭的碳化硅 MOSFET。

為您的設計選擇封裝

Wolfspeed 的新型 E 系列 650 V 60 mΩ 碳化硅 MOSFET 采用兩種不同的封裝類型。E3M0060065D 采用三引腳 TO-247-3L 封裝，而 E3M0060065K 采用四引腳版本 — TO-247-4L — 可容納開爾文源極引腳。開爾文源極連接消除了源極電感，從而降低了開關損耗并加快了開關速度。

開爾文源允許設計人員利用碳化硅器件必須提供的最佳開關特性。因此，采用不同封裝的相同芯片可以提供不同的性能。例如，E3M0060065D 在 IDS 為 20 A 時的總開關損耗 E 總計約為 300μJ，而對于 E3M0060065K，相同條件下的 E總計接近 62μJ（圖 3）。

圖 3：在 VDD = 400V 時，箝位電感開關能量與漏極電流的關系圖

E 系列 （E3M） 650 V 60 mΩ 碳化硅 MOSFET 在 EV OBC 應用中的應用

典型的基于碳化硅MOSFET的雙向設計（如圖4所示）包括用于AC-DC部分的圖騰柱配置和雙向CLLC諧振DC-DC，所有這些都可以從新的E系列（E3M）650V SiC MOSFET中受益。

與全硅雙向 EV OBC 設計相比，Wolfspeed E 系列 （E3M） 650 V 60 mΩ 碳化硅 MOSFET 設計可顯著節省無源器件（包括電容器和磁性元件）以及熱管理和外殼成本。這些節省主要是由于能夠提高開關頻率Fs，同時實現更高的效率。例如，AC-DC 部分以 67 kHz 的頻率切換，而硅的典型高點為 20 kHz。同樣，DC-DC開關頻率可以從硅的典型80-120 kHz范圍增加到基于碳化硅的解決方案的150-300 kHz。

圖 4：碳化硅的高開關頻率能力（下圖）使設計人員能夠節省無源器件的成本，同時其高效率降低了熱管理費用（右）。