在現(xiàn)代電力電子系統(tǒng)中，如電動(dòng)汽車(chē)、快速充電器和可再生能源設(shè)備，低功耗輔助電源是確保系統(tǒng)高效運(yùn)行的關(guān)鍵。設(shè)計(jì)工程師面臨著在提高可靠性、縮小尺寸、降低成本的同時(shí)，應(yīng)對(duì)多源采購(gòu)和風(fēng)險(xiǎn)最小化的挑戰(zhàn)。Wolfspeed新推出的1700V碳化硅MOSFET系列，為解決這些難題提供了強(qiáng)大的解決方案。
01、Wolfspeed 助力：輔助電源性能再升級(jí)
Wolfspeed 推出的工業(yè)級(jí)C3M0900170x和車(chē)規(guī)級(jí)E3M0900170x碳化硅MOSFET，專(zhuān)為20W至200W的輔助電源設(shè)計(jì)。這些產(chǎn)品基于Wolfspeed可靠的第三代碳化硅技術(shù)，并在其先進(jìn)的200mm制造工廠(chǎng)獨(dú)家生產(chǎn)。
圖片來(lái)源：Wolfspeed
除了傳統(tǒng)的 TO-247-3 (D) 和 TO-263-7 (J) 封裝，Wolfspeed 還新增了全塑封 TO-3PF (M) 封裝，專(zhuān)為工業(yè)應(yīng)用設(shè)計(jì)。此封裝無(wú)需絕緣熱界面材料，降低了組裝成本和錯(cuò)誤風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，TO-3PF (M) 通過(guò)增加引腳間爬電距離至 4.85mm 并避免外露漏極板，顯著提升了產(chǎn)品在惡劣環(huán)境下的穩(wěn)健性。
02、革新輔助電源：Wolfspeed 功率器件的核心優(yōu)勢(shì)
Wolfspeed的C3M和E3M SiC MOSFET技術(shù)相較于前代C2M 1700V 系列及其市場(chǎng)競(jìng)品，實(shí)現(xiàn)了顯著的性能提升。新C3M/E3M系列的柵極電荷量大幅降低，從C2M等效器件的22nC降至僅10nC。這一優(yōu)化不僅降低了柵極驅(qū)動(dòng)所需的功率，也簡(jiǎn)化了反激式電源的啟動(dòng)過(guò)程。此外，輸出電容的減少使得Eoss（輸出能量）降低了30%，從而顯著減少了開(kāi)關(guān)損耗，進(jìn)一步提升了系統(tǒng)效率。
圖片來(lái)源：Wolfspeed 圖為示意圖：將RG_EXT 替換為3.3V齊納二極管，以降低MOSFET柵極處的VGS
這些新一代900mΩ碳化硅MOSFET具備出色的即插即用兼容性，能無(wú)縫集成到大多數(shù)現(xiàn)有的低功耗輔助電源設(shè)計(jì)中。TO-247-3（通孔封裝）和TO-263-7（表面貼裝）封裝與現(xiàn)有的硅和碳化硅器件兼容，無(wú)需更改PCB布局或散熱器附件，從而最大限度地減少了重新設(shè)計(jì)的工作量。同時(shí)，該系列可以直接利用常見(jiàn)的12-15V輸出電壓軌為反激式控制器和柵極供電，無(wú)需額外的輔助繞組或變壓器分接頭來(lái)提供前代產(chǎn)品或某些競(jìng)品所需的更高電壓（18-20V），進(jìn)一步簡(jiǎn)化了電源設(shè)計(jì)。
圖片來(lái)源：Wolfspeed 采用碳化硅 MOSFET 的簡(jiǎn)化單開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)，節(jié)省了空間和成本
03、Wolfspeed 方案：定義輔助電源新標(biāo)準(zhǔn)
在高壓應(yīng)用中，傳統(tǒng)的硅MOSFET雖能使用，但通常因其較高的RDS(ON)而導(dǎo)致成本高昂且損耗較大。雖然雙開(kāi)關(guān)反激式拓?fù)淇梢圆捎玫蛪汗杵骷?，但其設(shè)計(jì)復(fù)雜性高，且需要更多組件和空間。
相比之下，碳化硅MOSFET非常適合此類(lèi)電壓等級(jí)，可輕松實(shí)現(xiàn)輔助電源應(yīng)用所需的低 RDS(ON)和低開(kāi)關(guān)損耗。設(shè)計(jì)人員因此能夠采用更簡(jiǎn)化的單開(kāi)關(guān)反激式拓?fù)洌穗p開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)的額外電路和復(fù)雜性，有效節(jié)省了空間和成本。Wolfspeed C3M0900170x系列直接支持12-18VGS，并通過(guò)優(yōu)化的內(nèi)部柵極電阻，能夠在高達(dá)22VGS的電路條件下穩(wěn)定運(yùn)行。對(duì)于柵極電壓高于18V的設(shè)計(jì)，可以使用齊納二極管代替外部柵極電阻，將驅(qū)動(dòng)電壓調(diào)整至12-18V范圍內(nèi)。輔助電源在許多工業(yè)和汽車(chē)應(yīng)用中需長(zhǎng)期可靠運(yùn)行。C3M/E3M系列的額定工作結(jié)溫范圍為-55°C至+175°C，確保其能夠在極端溫度條件下穩(wěn)定運(yùn)行。C3M0900170D、C3M0900170J和E3M0900170D均已通過(guò)嚴(yán)格的THB-80(HV-H3TRB)測(cè)試，即在85%濕度、85°C環(huán)境溫度下，施加1360V阻斷電壓并持續(xù)1000小時(shí)的嚴(yán)苛驗(yàn)證。
圖片來(lái)源：Wolfspeed
WolfspeedC3M/E3M系列通過(guò)優(yōu)化器件設(shè)計(jì)和縮小芯片尺寸，進(jìn)一步降低了宇宙射線(xiàn)引起的失效率(FIT)。與上一代產(chǎn)品相比，使用Wolfspeed第三代器件的典型1200V母線(xiàn)電壓反激電路，在海平面連續(xù)運(yùn)行10年后，失效率降低了65%。
（集邦化合物半導(dǎo)體整理）
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