當下，隨著USB-PD快充技術的普及和氮化鎵技術的成熟，大功率快充電源市場逐漸興起，碳化硅二極管也開始在消費類電源市場中嶄露頭角，被部分100W大功率氮化鎵快充產品選用。

碳化硅（SiC）是第三代寬禁帶半導體材料，與硅（Si）相比，碳化硅的介電擊穿強度更大、飽和電子漂移速度更快且熱導率更高。因此，當其用于半導體器件中時，碳化硅器件擁有高耐壓、高速開關、低導通電壓、高效率等特性，有助于降低能耗和縮小系統尺寸。從這些優勢看來，碳化硅對于USB-PD快充這類應用，是一個極佳的選擇。

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知識點 1

# 碳化硅器件在USB-PD快充的應用

為了增加大功率電源產品的功率因數，減小諧波對電網的干擾和污染，3C認證（中國國家強制性產品認證）中要求，75W以上的快充電源需要配備主動式PFC電路。一個常用的主動式PFC電路如圖1所示，其中功率器件選擇SiC二極管搭配氮化鎵開關管，可以將PFC級的工作頻率從不足100KHz提升到300KHz，由此減小升壓電感體積，實現高功率密度的設計，同時產品的效率也達到了大幅提升，成為大功率電源產品的核心競爭力。因此，碳化硅在快充應用領域的關注度越來越高。

知識點 2

# 碳化硅二極管用于PD快充的優勢

與傳統硅基二極管相比，SiC二極管主要有以下幾點優勢：

SiC二極管反向恢復電流幾乎為零（如圖2所示）。

與Si二極管相比，提升效率，減少發熱。

配合高頻開關器件使用，可大幅提高開關頻率，縮小充電器體積。

更小的反向恢復電流帶來更好的EMI結果，有助于實現GB/IEC標準中Class B的要求。

SiC材料擁有更好的導熱效果，有利于降低結溫。

在瑞能120W快充展示板上，比較DPAK封裝的SiC和Si二極管得到以下效率及溫度數據。

圖3 120W快充電源效率對比

知識點 3

# 瑞能現有的表貼封裝碳化硅二極管

瑞能目前提供DPAK和DFN8x8兩個系列的表貼（SMD）封裝SiC二極管，額定電壓為650V， 額定電流為4-10A。

瑞能SMD封裝的尺寸以及熱阻參數如圖5中所示，優勢主要有以下幾點：

銀燒結芯片焊接工藝，行業內極低熱阻，低熱阻值帶來更好的散熱和更低的結溫。

DFN 8x8 封裝無引腳設計，降低雜散電感，使器件可以應用于更高頻率。

超薄厚度，DFN 封裝厚度《1mm， 適于PD快充緊湊設計。

知識點 4

# 瑞能120W快充展示板

利用碳化硅二極管WNSC2D06650D配合氮化鎵開關管設計了以下120W快充展示板。

120W快充展示板參數

120W快充展示板的效率數據， 在230V輸入情況下最高效率可達94.5%. 115V AC輸入情況下最高效率接近93.5%。

顯而易見，圖10為展示板在220V輸入情況下的的傳導EMI數據，滿足GB 4824-2019 Class B標準，準峰值（Quasi-peak）和平均值（Average）均有10dB以上設計余量。

傳導EMI準峰值和平均值數據

# 資訊延展

目前，碳化硅（SiC）功率器件已經在電動汽車、逆變器、軌道交通、太陽能和風力發電等不同的場景和賽道上，得到了廣泛應用。

根據權威研究機構Omdia最新的報告顯示，瑞能半導體是碳化硅整流器目前市場占有率國內排名第一的廠商。持續研發，夯實綜合實力和競爭力，瑞能半導體會繼續成為卓越的功率半導體領導者，為客戶提供各種高度可靠、高性價比和勇于創新的功率半導體器件，讓客戶在具體應用中實現最佳效率。

編輯：jq