650V碳化硅MOSFET擴(kuò)展了符合AEC-Q101標(biāo)準(zhǔn)的E3M系列

電動汽車 （EV） 市場的快速增長（預(yù)計(jì)未來十年的復(fù)合年增長率將高達(dá) 25%1）是由環(huán)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(shù)實(shí)現(xiàn)。

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

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

重要的是，這些器件完全符合AEC-Q101（修訂版E）標(biāo)準(zhǔn)的汽車認(rèn)證，并且具有生產(chǎn)零件批準(zhǔn)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(shè)計(jì)人員的所有規(guī)格要求，從而使設(shè)計(jì)人員對器件生產(chǎn)過程充滿信心。

圖 1：E3M0060065D 和 E3M0060065D 是無鹵素、符合 RoHS 標(biāo)準(zhǔn)的器件，符合 AEC-Q101 標(biāo)準(zhǔn)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(shù)使系統(tǒng)運(yùn)行溫度更低，損耗更低，從而在終端應(yīng)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(tǒng)級熱管理并提高了系統(tǒng)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(yùn)行溫度明顯低于競爭的碳化硅 MOSFET。

為您的設(shè)計(jì)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(guān)損耗并加快了開關(guān)速度。

開爾文源允許設(shè)計(jì)人員利用碳化硅器件必須提供的最佳開關(guān)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(shí)的總開關(guān)損耗 E 總計(jì)約為 300μJ，而對于 E3M0060065K，相同條件下的 E總計(jì)接近 62μJ（圖 3）。

圖 3：在 VDD = 400V 時(shí)，箝位電感開關(guān)能量與漏極電流的關(guān)系圖

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

典型的基于碳化硅MOSFET的雙向設(shè)計(jì)（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(shè)計(jì)相比，Wolfspeed E 系列 （E3M） 650 V 60 mΩ 碳化硅 MOSFET 設(shè)計(jì)可顯著節(jié)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(jié)省主要是由于能夠提高開關(guān)頻率Fs，同時(shí)實(shí)現(xiàn)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(diǎn)為 20 kHz。同樣，DC-DC開關(guān)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(guān)頻率能力（下圖）使設(shè)計(jì)人員能夠節(jié)省無源器件的成本，同時(shí)其高效率降低了熱管理費(fèi)用（右）。

獲取 Wolfspeed 的設(shè)計(jì)導(dǎo)入幫助

Wolfspeed 提供多種參考設(shè)計(jì)和評估套件，以減輕設(shè)計(jì)難題。6.6 kW 雙向 OBC 參考設(shè)計(jì) CRD-06600FF065N-K 可快速啟動項(xiàng)目，并幫助設(shè)計(jì)新的 E3M 650 V 碳化硅 MOFET。

審核編輯：郭婷