通过改用碳化硅 MOSFET，电源系统设计人员可以显著提高功率密度，降低开关损耗，并改善电动车车载充电器 (OBC) 的热管理。
电动车 (EV) 中的电源系统、车载和非车载电池充电器以及其他能量存储系统都需要提高能效，以便在同等体积大小中封装更多的功率。在这方面，碳化硅 (SiC) 器件可优化电源系统设计，使设计人员能够最大限度地提高功率密度，减小尺寸和重量，同时达到新的能效标准。
对于当今传统的功率因数校正 (PFC) 电路而言，如不增加更多元件以及提高设计复杂度，就无法通过硅基解决方案获得所需的效率。另一方面，改用碳化硅 MOSFET 允许电源系统设计人员满足并超越最严格的功率效率要求。
650V 碳化硅 MOSFET 具有低导通状态电阻，可降低导通损耗，且碳化硅本身的特性可最大限度降低导通电阻温度变化，从而在满载时保持高效率。它们对于管理 DC/DC 转换器的轻负载和峰值负载也至关重要，可显著降低整体功耗。
这意味着所需的热管理减少，进而让散热器变得更小巧、更经济，同时所需的昂贵散热部件也会减少。更好的热管理还可减少支持组件，这意味着存在损坏风险的部件更少。
系统级 BOM 对比显示，SiC MOSFET 可节省 15% 的成本
电动车 OBC 中的双向功率流
电动车比快速充电器更依赖车载充电器 (OBC)。报告显示，超过一半 (51%) 的充电行为是在家里进行的，而另外 16% 则是在工作时为电动车充电。然而，OBC 采用硅基 MOSFET 设计会加剧每千瓦的电量浪费，这意味着最终用户需要为更少的电量支付更多的费用。
电动车电池系统的 OBC 设计是另一个使用案例，其中 650V 碳化硅 MOSFET 使设计人员能够提高效率，同时增加支持双向功率流的功能，但不影响重量、尺寸和设计复杂性，从而提供具有竞争力的差异化优势。这可大大降低 OBC 的尺寸和重量，OBC 可将电网中的交流电转换成直流电，供车内电池使用。
与失去电荷就会闲置在车内的单向 OBC 不同，双向 OBC 不仅可从电网中抽取电荷，还会补充电荷。这种双向性也使最终用户能够向其他交流供电设备提供能量，或者向另一辆已经耗尽电量的车辆提供“借电启动”。
基于 650V 碳化硅 MOSFET 的 OBC 设计将图腾柱 PFC 和 DC/DC 转换器封装在一个盒体中，以节省电动车的宝贵空间
额定电压为 650V 的 MOSFET 也符合电动车设计所规定的电压应力等级要求。
使用 SiC 降低系统成本
Wolfspeed 的 650V 碳化硅 MOSFET 不仅面向电动车充电的车载充电器 (OBC)，还面向追求更高功率密度和能效的电源系统，包括服务器和电信电源、不间断电源 (UPS)、储能系统等。例如，15-mΩ 和 60-mΩ MOSFET 同样支持单向和双向 OBC，但能够缩小 AC/DC PFC 前端和连接到电池的 DC/DC 转换器的尺寸。据高盛公司称，SiC 设备可以降低电动车的制造成本和拥有成本，每辆车最高可降 2000 美元。在双向 6.6-kW OBC 参考设计中使用 650V 碳化硅 MOSFET，有助于实现 96.5% 的充电和放电峰值效率。该参考设计采用 Wolfspeed 的 C3M0060065D MOSFET 构建，工作电压为 90 VAC 至 265 VAC，适用于 250 V 至 450 V 的电池电压范围。
采用 C3M0060065D 碳化硅 MOSFET 的 6.6-kW OBC 参考设计方框图
Wolfspeed 的第三代碳化硅 MOSFET 采用公司的第三代 C3M 技术，可提供业界最低的导通电阻以及最低的导通和开关损耗。在 6.6-kW OBC 设计的系统层面，即使 SiC 元件的成本高于等效硅元件，650V 碳化硅 MOSFET 也能提供高达 15% 的成本节省。
此外，在此 6.6-kW OBC 设计中，基于 SiC 的解决方案可提供 3.3-kW/L 的功率密度和 97% 的效率，而基于硅的解决方案则可提供 2.1-kW/L 的功率密度和 94% 的效率。该系统不仅可降低总成本，而且由于这种优越的功率密度，还能够实现更小的尺寸和重量。
整体电源设计的优化
650V 碳化硅 MOSFET 所实现的效率可对整个电源系统设计产生影响。由于 OBC 设计的前端具有更快的开关速度和更高的功率转换，因而简化了对电源系统其余部分的设计要求。
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