在现代电力电子系统中，如电动汽车、快速充电器和可再生能源设备，低功耗辅助电源是确保系统高效运行的关键。设计工程师面临着在提高可靠性、缩小尺寸、降低成本的同时，应对多源采购和风险最小化的挑战。Wolfspeed新推出的1700V碳化硅MOSFET系列，为解决这些难题提供了强大的解决方案。
01、Wolfspeed 助力：辅助电源性能再升级
Wolfspeed 推出的工业级C3M0900170x和车规级E3M0900170x碳化硅MOSFET，专为20W至200W的辅助电源设计。这些产品基于Wolfspeed可靠的第三代碳化硅技术，并在其先进的200mm制造工厂独家生产。
图片来源：Wolfspeed
除了传统的 TO-247-3 (D) 和 TO-263-7 (J) 封装，Wolfspeed 还新增了全塑封 TO-3PF (M) 封装，专为工业应用设计。此封装无需绝缘热界面材料，降低了组装成本和错误风险。同时，TO-3PF (M) 通过增加引脚间爬电距离至 4.85mm 并避免外露漏极板，显著提升了产品在恶劣环境下的稳健性。
02、革新辅助电源：Wolfspeed 功率器件的核心优势
Wolfspeed的C3M和E3M SiC MOSFET技术相较于前代C2M 1700V 系列及其市场竞品，实现了显著的性能提升。新C3M/E3M系列的栅极电荷量大幅降低，从C2M等效器件的22nC降至仅10nC。这一优化不仅降低了栅极驱动所需的功率，也简化了反激式电源的启动过程。此外，输出电容的减少使得Eoss（输出能量）降低了30%，从而显著减少了开关损耗，进一步提升了系统效率。
图片来源：Wolfspeed 图为示意图：将RG_EXT 替换为3.3V齐纳二极管，以降低MOSFET栅极处的VGS
这些新一代900mΩ碳化硅MOSFET具备出色的即插即用兼容性，能无缝集成到大多数现有的低功耗辅助电源设计中。TO-247-3（通孔封装）和TO-263-7（表面贴装）封装与现有的硅和碳化硅器件兼容，无需更改PCB布局或散热器附件，从而最大限度地减少了重新设计的工作量。同时，该系列可以直接利用常见的12-15V输出电压轨为反激式控制器和栅极供电，无需额外的辅助绕组或变压器分接头来提供前代产品或某些竞品所需的更高电压（18-20V），进一步简化了电源设计。
图片来源：Wolfspeed 采用碳化硅 MOSFET 的简化单开关设计，节省了空间和成本
03、Wolfspeed 方案：定义辅助电源新标准
在高压应用中，传统的硅MOSFET虽能使用，但通常因其较高的RDS(ON)而导致成本高昂且损耗较大。虽然双开关反激式拓扑可以采用低压硅器件，但其设计复杂性高，且需要更多组件和空间。
相比之下，碳化硅MOSFET非常适合此类电压等级，可轻松实现辅助电源应用所需的低 RDS(ON)和低开关损耗。设计人员因此能够采用更简化的单开关反激式拓扑，消除了双开关设计的额外电路和复杂性，有效节省了空间和成本。Wolfspeed C3M0900170x系列直接支持12-18VGS，并通过优化的内部栅极电阻，能够在高达22VGS的电路条件下稳定运行。对于栅极电压高于18V的设计，可以使用齐纳二极管代替外部栅极电阻，将驱动电压调整至12-18V范围内。辅助电源在许多工业和汽车应用中需长期可靠运行。C3M/E3M系列的额定工作结温范围为-55°C至+175°C，确保其能够在极端温度条件下稳定运行。C3M0900170D、C3M0900170J和E3M0900170D均已通过严格的THB-80(HV-H3TRB)测试，即在85%湿度、85°C环境温度下，施加1360V阻断电压并持续1000小时的严苛验证。
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WolfspeedC3M/E3M系列通过优化器件设计和缩小芯片尺寸，进一步降低了宇宙射线引起的失效率(FIT)。与上一代产品相比，使用Wolfspeed第三代器件的典型1200V母线电压反激电路，在海平面连续运行10年后，失效率降低了65%。
（集邦化合物半导体整理）
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