一、前言

碳化硅(SiC)作為第三代寬禁帶半導(dǎo)體，SiC MOSFET因其高耐壓、高頻開(kāi)關(guān)、耐高溫、低通態(tài)電阻、低開(kāi)關(guān)損耗和內(nèi)阻隨溫度漂移小等特點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于高頻、高壓功率系統(tǒng)，如新能源汽車(chē)與充電樁、光伏與儲(chǔ)能、航天、航空、通信等領(lǐng)域。目前，碳化硅(SiC)已經(jīng)得到大批量驗(yàn)證，其可靠性遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)硅(Si)器件。

在傳統(tǒng)工業(yè)級(jí)電源中，面對(duì)高母線電壓下功率器件耐壓不足的問(wèn)題往往需要雙管反激拓?fù)鋪?lái)解決，從而導(dǎo)致成本升高。市面上的方案通常為固定頻率、無(wú)谷底導(dǎo)通，隨著母線電壓越高開(kāi)關(guān)損耗越大，即使使用了SiC方案，通常也需要額外的SiC專(zhuān)用驅(qū)動(dòng)芯片，還需要考慮上電時(shí)序等諸多問(wèn)題，難以在小體積系統(tǒng)中集成。

在消費(fèi)領(lǐng)域中，隨著碳化硅產(chǎn)能的擴(kuò)張和良率提升，成本正在快速下降，SiC功率器件也已經(jīng)逐步滲透到消費(fèi)級(jí)產(chǎn)品中，尤其是PD快充一直追求小體積、高集成度、高效率和低成本的應(yīng)用場(chǎng)景。

隨著第三代半導(dǎo)體發(fā)展，國(guó)內(nèi)已有直驅(qū)GaN方案，但面向消費(fèi)級(jí)市場(chǎng)直驅(qū)SiC的專(zhuān)用PWM控制器，國(guó)內(nèi)仍處于空白，針對(duì)上述這些問(wèn)題，茂睿芯推出了國(guó)內(nèi)首款小6 pin直驅(qū)SiC MOSFET的flyback AC/DC產(chǎn)品-MK2606S。

二、MK2606S引腳圖

MK2606S引腳圖

三、MK2606S典型應(yīng)用場(chǎng)景

AC/DC適配器

PD充電器

組串逆變器輔源

工業(yè)輔助電源

儲(chǔ)能系統(tǒng)輔源

汽車(chē)直流充電樁輔源

四、MK2606S關(guān)鍵產(chǎn)品特征

支持16~30V寬VCC供電

驅(qū)動(dòng)電壓16V，可以直驅(qū)SiC MOSFET

支持135kHz開(kāi)關(guān)頻率

專(zhuān)有的軟起機(jī)方案，在開(kāi)機(jī)時(shí)可以降低次級(jí)同步整流尖峰

抖頻功能，優(yōu)化系統(tǒng)EMI

恒功率、Line OVP功能可開(kāi)放

SOT23-6封裝

MK2606S一圖了解

五、MK2606S直驅(qū)SiC方案在工業(yè)輔源上的優(yōu)勢(shì)

1、工業(yè)輔源現(xiàn)階段應(yīng)用痛點(diǎn)

由于母線電壓高，1200V耐壓的Si MOSFET難以選擇，且價(jià)格高，通常需采用雙管反激配800V Si MOSFET，方案略復(fù)雜;

現(xiàn)有工業(yè)輔源方案通常為固定開(kāi)關(guān)頻率，各負(fù)載段效率難以?xún)?yōu)化;

目前搭配的為諸如Nxx1351, Uxx28x45, Uxx2844, 都沒(méi)有QR模式，開(kāi)通損耗大，尤其母線電壓越高時(shí)，開(kāi)通損耗越大;

為SiC輔源優(yōu)化的PWM少;

即使采用SiC MOSFET，仍需要額外加SiC驅(qū)動(dòng)器和供電電路，還需要考慮上電時(shí)序等諸多問(wèn)題;

2、MK2606S 應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

MK2606S可以直驅(qū)SiC，省去驅(qū)動(dòng)器和供電電路，其SiC耐壓做得更高，選型更容易，同時(shí)采用QR模式，降低了開(kāi)關(guān)損耗等等。

六、MK2606S直驅(qū)SiC方案在適配器上的優(yōu)勢(shì)

1、MK2606S直驅(qū)SiC方案大內(nèi)阻可替小內(nèi)阻Si方案

眾所周知，碳化硅(SiC)的內(nèi)阻隨溫度變化小，由下圖可見(jiàn)，對(duì)比常溫25℃和高溫100℃的SiC和Si內(nèi)阻曲線，Si的Rdson上漲了1.6倍，而SiC Rdson無(wú)明顯上漲。

注：通過(guò)采用48W 12V/4A適配器評(píng)估，工作頻率均為135kHz，功率管封裝均為T(mén)O252，且在同一塊PCB上進(jìn)行對(duì)比。

上表可見(jiàn)，在輸入90Vac滿(mǎn)載12V/4A老化30min，雖采用了MK2606S+大內(nèi)阻的SiC方案，但效率比小內(nèi)阻的Si方案仍要優(yōu)秀，高出0.1%。

2、MK2606S 直驅(qū)SiC方案比Si方案溫度更低

工作頻率均為135kHz，功率管封裝均為T(mén)O252，且在同一塊PCB上進(jìn)行對(duì)比。

實(shí)驗(yàn)可見(jiàn)，在效率相差很小的前提下，MK2606S +SiC方案比傳統(tǒng)PWM +Si方案MOS表面溫度低11.8℃，這也是得益于SiC比傳統(tǒng)Si具有更優(yōu)異的導(dǎo)熱率。

SiC的熱導(dǎo)率尤為突出，比Si和GaN都要好，所以在效率相當(dāng)?shù)臈l件下，SiC的溫度要低于Si，這一特性在實(shí)際的產(chǎn)品應(yīng)用中，能大大降低散熱材料帶來(lái)的額外成本上升，譬如在適配器產(chǎn)品中甚至可以去掉散熱器，進(jìn)一步提高產(chǎn)線生產(chǎn)效率和降低人工組裝成本。

MK2606S+大內(nèi)阻SiC方案可替小內(nèi)阻Si方案，且效率更高、導(dǎo)熱更好、溫度更低!

七、MK2606系列選型表

八、結(jié)語(yǔ)

茂睿芯作為國(guó)內(nèi)一站式解決方案的集成電路廠商，始終走在行業(yè)前沿。早在氮化鎵(GaN)技術(shù)興起之初，茂睿芯便率先推出直驅(qū)式GaN控制芯片，并針對(duì)PD快充市場(chǎng)優(yōu)化推出多功能集成芯片MK2697G，該產(chǎn)品至今仍是廣受市場(chǎng)歡迎的主流方案之一。當(dāng)前，隨著碳化硅(SiC)技術(shù)廣泛應(yīng)用，茂睿芯再次把握產(chǎn)業(yè)趨勢(shì)，推出面向工業(yè)與消費(fèi)類(lèi)電子領(lǐng)域的直驅(qū)SiC專(zhuān)用PWM控制器MK2606S。目前，該產(chǎn)品性能已通過(guò)大量客戶(hù)應(yīng)用驗(yàn)證，穩(wěn)定可靠，歡迎體驗(yàn)使用，期待您的反饋與合作!