6A 650V DFN的SiC二极管130w产品量产 目前免费提供样品

一、前言

PD快充电源适配器有广阔的市场机会 ，目前Vivo, Huawei, Oppo, Xiaomi主推标准品是18W-45W ；未来市场主流将会是65W , 80W, 90W, 100W , 120W 甚至200W，有 3-4 路输出 (PD ,+ type C, + type C)的产品。

目前，65W以下，会使用传统Si MOSFET 或者GaN (氮化镓）。因为成本因素不会考虑SiC，但对于要求高效率模式98%或以上产品，会在PFC电路中使用SiC Diode。

碳化硅（SiC）器件制成的功率变换器具有更高的阻断电压，更低的导通电阻和更高的导热性，因此有望实现更高的功率密度。在可用的SiC器件类型中，与SiC JFET或SiC晶体管相比，N沟道增强模式SiC MOSFET具有结构简单，易于设计和低损耗的优势，因此在取代传统Si MOSFET或Si IGBT方面具有最大的兼容性。

目前Alpha，6A 650V DFN的SiC二极管已经在倍思130w产品量产，目前可以免费提供样品

图1倍思推出120W的充电器

根据充电头网站的拆解结果：安森美 NCP1616A1 PFC控制器，驱动NV6127，配合SiC二极管，用于功率因数校正。

图2 120W充电器的实物拆解图

碳化硅二极管，用于PFC升压整流，来自香港Alpha power，ACD06PS065，6A 650V。

图3ACD06PS065G规格书

二、SiC相关应用场景说明及优势分享

关于SiC Mosfet 与IGBT的使用场景说明：

图4 SiC Mosfet 与IGBT的使用场景说明

经实验测试，采用SiC MOSFET的电源模块，满载150A20V输出时，效率达到93%，相比IGBT模块85%的效率，提升了8个百分点。成本上，开关管和驱动部分成本有所增加，但是变压器、输出电感、半桥输入电容、输出电容、散热型材、散热风扇及整体外壳成本有所下降，整体成本基本维持不变。体积上，变压器体积减小一半，电路板尺寸基本不变，散热型材体积减小一半，散热风扇由1个Ø120变为2个Ø40，模块整体体积大约减小了1/3。

图5 SiC器件成本优势分析

三、经验分享

案例：1200V/75mΩ高性价比SIC MOSFET助力6.6KW车载OBC全桥逆变，较主流型号成本降低10%。

车载OBC充电机电路主要由AC/DC整流、升压PFC、全桥逆变、AC/DC整流四部分组成，OBC车载充电机简易电路框图如下图6所示。

图6：OBC车载充电机简易电路框图

为提升6.6KW的车载OBC充电效率，其全桥逆变的开关管一般选用高耐压、低导通损耗的1200V/80mΩSIC MOSFET做设计，针对这个规格，市场上主流应用的型号为WOLFSPEED（科锐）的C2M0080120D、Littelfuse（力特）的LSIC1MO120E0080，均为TO-247-3封装，两个型号可以完全pin-pin兼容，市场上的价格也基本相当。

为满足市场端设计研发人员为兼容普通MOSFET的栅源工作电压（主要是正电压+15V）设计，并降低系统设计成本的需求，世界知名半导体供应商Wolfspeed（科锐）有推出一款自带独立驱动源引脚（又称开尔文源极引脚）的TO-247-4封装、具有更低的导通阻抗、单价设计成本相比1200V/80mΩ的SIC MOSFET可降低10%的SIC MOSFET，型号为 C3M0075120K，下面提供下LSIC1MO120E0080、C2M0080120D和C3M0075120K电性参数对比，参考如下图7所示。

图7：SIC MOSFET LSIC1MO120E0080、C2M0080120D和C3M0075120K电性参数对比

通过如上图所示，可知，Wolfspeed（科锐）新推出的C3M0075120K SIC MOSFET产品技术优势明显：

（1）在Tc=25℃条件下，75mΩ导通电阻+51nC总栅极电荷，具有更低的开关损耗特性；在高温条件下仍可维持较低的导通电阻，有利于提高工作效率的同时降低了系统的冷却需求；

（2）栅源电压VGS建议值为-4V和+15V，与普通MOSFET相同的栅极工作电压设计，产品兼容性更强；

（3） 反向传输电容低至3pF，可有效抑制开关噪声，改善Vge波形振铃，避免关断期间因栅极振动过大出现误导通现象；

（4） 器件的总开启时间为33ns，总关闭时间为44ns，具有快速开关能力，可满足用户高速开关的需求。

Wolfspeed（科锐）C3M0075120K SIC MOSFET采用TO-247-4封装，共有4个pin脚，分别为pin1（D极）、pin2（S极）、pin3（S极-开尔文源极）、pin4（G极），其实物图和内部功能框图参考如下图8所示。

图8：Wolfspeed（科锐）C3M0075120K SIC MOSFET的实物图和内部功能框图

通过如上图所示，可知：

Wolfspeed（科锐）C3M0075120K SIC MOSFET采用先进的C3MSiCMOSFET技术，经过优化的封装，自带独立驱动源引脚（pin3），又称开尔文源极引脚，其用作栅极驱动电压的参考电势，从而消除电压降对源极（S极）封装寄生电感的影响，可以最大限度地减少门极振荡并减少系统损耗。

除去如上的设计优势外，Wolfspeed（科锐）C3M0075120K SIC MOSFET的漏极和源极之间的爬电距离为8mm，可参考其尺寸图，见下图9所示。

图9：Wolfspeed（科锐）C3M0075120K SIC MOSFET封装尺寸图

最后，总结下Wolfspeed（科锐）C3M0075120K SIC MOSFET器件优势：

1.低损耗

在Tc=25℃条件下，75mΩ导通电阻+51nC总栅极电荷，具有更低的导通损耗和开关损耗特性；同时，在高温Tc=100℃条件下，仍可维持较低的导通电阻（典型值为100mΩ），有利于提高工作效率的同时降低了系统的冷却需求；

采用自带独立驱动源引脚的TO-247-4封装，可有效消除电压降对源极封装寄生电感的影响，可以最大限度地减少门极振荡并减少系统损耗；

2.兼容性强

栅源电压VGS建议值为-4V和+15V，与普通MOSFET相同的栅极工作电压设计，产品兼容性更强；

3.低开关噪声

反向传输电容低至3pF，可有效抑制开关噪声，改善Vge波形振铃，避免关断期间因栅极振动过大出现误导通现象；

4.快速开关能力

器件的总开启时间为33ns，关闭时间为44ns，可满足用户针对高速开关的需求；

5.高安全性

相比TO-247-3封装的漏极和源极之间的爬电距离5.44mm，TO-247-4封装的漏极和源极之间的爬电距离高达8mm，产品具有更高的安全性；

6.更低的成本

单价成本相比Littelfuse（力特）LSIC1MO120E0080 和 Wolfspeed（科锐）C2M0080120D降低10%，全桥逆变单机用量4颗，可大幅降低系统设计成本。

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