650V碳化硅MOSFET扩展了符合AEC-Q101标准的E3M系列

电动汽车 （EV） 市场的快速增长（预计未来十年的复合年增长率将高达 25%1）是由环境问题和政府支持推动的，并由满足高效率和功率密度要求的碳化硅 （SiC） 器件技术实现。

车载充电器（OBC）是现代电动汽车中的关键电力电子系统之一，包括AC-DC和DC-DC功率级。在当今的主流车型中，6.6 kW 单向 OBC 在配备 400 V 电池系统的电动汽车中很受欢迎。然而，双向 OBC 支持新兴车辆到电网 （V2G） 服务的趋势越来越明显。阿拉伯数字

Wolfspeed 的新型汽车级 E 系列 （E3M） 650 V、60 mΩ MOSFET 系列可帮助设计人员满足 EV OBC 应用领域的需求。E3M3D 和 E0060065M3K 器件（图 0060065）采用该公司的第三代 SiC MOSFET 技术开发，具有高阻塞电压和低导通电阻、低电容的高速开关、快速体二极管带来的非常低的反向恢复电荷 （Qrr），以及 1° C 的高最高结温 Tj。

重要的是，这些器件完全符合AEC-Q101（修订版E）标准的汽车认证，并且具有生产零件批准流程（PPAP）功能。PPAP 功能意味着 Wolfspeed 能够充分理解并始终如一地满足设计人员的所有规格要求，从而使设计人员对器件生产过程充满信心。

 

图 1：E3M0060065D 和 E3M0060065D 是无卤素、符合 RoHS 标准的器件，符合 AEC-Q101 标准且支持 PPAP。

与市场上的 650 V 碳化硅 MOSFET 相比，Wolfspeed 的 E3M 650 V 碳化硅 MOSFET 技术使系统运行温度更低，损耗更低，从而在终端应用中显著提高效率（图 2）。较低的损耗意味着外壳温度降低，从而降低了系统级热管理并提高了系统级功率密度。

 

图 2：由于 Wolfspeed 器件提供更高的效率或更低的损耗，因此它们的运行温度明显低于竞争的碳化硅 MOSFET。

为您的设计选择封装

Wolfspeed 的新型 E 系列 650 V 60 mΩ 碳化硅 MOSFET 采用两种不同的封装类型。E3M0060065D 采用三引脚 TO-247-3L 封装，而 E3M0060065K 采用四引脚版本 — TO-247-4L — 可容纳开尔文源极引脚。开尔文源极连接消除了源极电感，从而降低了开关损耗并加快了开关速度。

开尔文源允许设计人员利用碳化硅器件必须提供的最佳开关特性。因此，采用不同封装的相同芯片可以提供不同的性能。例如，E3M0060065D 在 IDS 为 20 A 时的总开关损耗 E 总计约为 300μJ，而对于 E3M0060065K，相同条件下的 E总计接近 62μJ（图 3）。

 

图 3：在 VDD = 400V 时，箝位电感开关能量与漏极电流的关系图

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

典型的基于碳化硅MOSFET的双向设计（如图4所示）包括用于AC-DC部分的图腾柱配置和双向CLLC谐振DC-DC，所有这些都可以从新的E系列（E3M）650V SiC MOSFET中受益。

与全硅双向 EV OBC 设计相比，Wolfspeed E 系列 （E3M） 650 V 60 mΩ 碳化硅 MOSFET 设计可显著节省无源器件（包括电容器和磁性元件）以及热管理和外壳成本。这些节省主要是由于能够提高开关频率Fs，同时实现更高的效率。例如，AC-DC 部分以 67 kHz 的频率切换，而硅的典型高点为 20 kHz。同样，DC-DC开关频率可以从硅的典型80-120 kHz范围增加到基于碳化硅的解决方案的150-300 kHz。

 

图 4：碳化硅的高开关频率能力（下图）使设计人员能够节省无源器件的成本，同时其高效率降低了热管理费用（右）。

获取 Wolfspeed 的设计导入帮助

Wolfspeed 提供多种参考设计和评估套件，以减轻设计难题。6.6 kW 双向 OBC 参考设计 CRD-06600FF065N-K 可快速启动项目，并帮助设计新的 E3M 650 V 碳化硅 MOFET。

审核编辑：郭婷