EliteSiC and onsemi Gate Drivers are Revolutionizing EV Power Systems

在欧盟 2035 年零排放目标等雄心勃勃的计划推动下，从化石燃料向电动汽车 (EV) 的转型正在加速。为了吸引消费者，电动汽车必须拥有足够的续航里程，支持快速充电，而且要经济实惠。在这一变革中，碳化硅 (SiC) 半导体，尤其是 MOSFET 器件，是大幅提升电力电子性能的关键技术。

SiC MOSFET 的优势 

在高压应用中，SiC MOSFET 性能优于传统硅器件，具体表现为能效更高、开关速度更快、热损耗更低。借助这项技术，主驱逆变器和车载充电器 (OBC) 能够在保持高能效和峰值功率的同时，实现更紧凑的模块设计，从而减轻整车重量，提升空间利用率。 

• 左：M1 技术（平面方形单元） 
• 中：M2 技术（采用薄晶圆技术的平面细长六角单元） 
• 右：M3S 技术（平面条带单元，薄晶圆技术，单位单元数量显著减少） 

提升电动汽车应用的性能 

在电动汽车的关键应用中，SiC MOSFET 正逐渐取代 Si MOSFET、二极管和 IGBT。虽然 IGBT 技术因其成本优势仍广泛应用于中低端电动汽车，但 SiC 器件凭借更高的开关频率，降低了导通损耗和开关损耗，提升了能效，并实现了更高的功率和电流密度。 

采用安森美 (onsemi) 的 EliteSiC MOSFET 后，开发者不仅可以构建支持 800 V 电池电压的 22 kW OBC 功率级，还能打造 HV-LV DC-DC 转换器，将 400 V 或 800 V 电池的高电压降至 12 V 低压电网。为了充分发挥 SiC MOSFET 的性能优势，其他系统元件（如栅极驱动器）应针对这项技术进行优化。 

主驱逆变器和市场增长 

主驱逆变器是电动汽车中的关键部件，用于将直流电转换为交流电以驱动电机。在这个领域，SiC 器件正在逐步取代传统的 IGBT。IDTechEx 预测，到 2035 年，SiC MOSFET 将成为电动汽车逆变器市场的主流技术。此类逆变器需要使用额定电压为 600 V 至 1200 V 的高压元件，每相工作电流峰值高达 200 A，功率范围为 50 kW 至 250 kW 甚至更高。 

IDTechEx 还预测，到 2035 年，电动汽车电力电子器件的全球市场规模将达到 360 亿美元，2025 至 2035 年间的复合年增长率 (CAGR) 将高达 17%。 

栅极驱动器的作用 

采用 SiC MOSFET 的高性能电力系统为了实现最优能效，必须配备具有高拉电流和灌电流峰值能力的隔离式栅极驱动器。栅极驱动器负责控制 SiC MOSFET 等功率晶体管的开关速度，提供快速切换所需的精准栅极电压 (VGS) 和电流，对于有效降低开关损耗和导通损耗至关重要。 

专用栅极驱动器为 MOSFET 栅极提供必要的电压和驱动电流，并集成低压侧和高压侧之间所需的隔离栅。这类驱动器通过实现电气隔离、独立欠压锁定和多种故障保护机制等特性，提升了系统的可靠性、电路稳健性和运行安全性。 

集成负偏压控制的隔离式栅极驱动器 

安森美的 NCV51752 是一款单通道栅极驱动器，用于驱动 SiC MOSFET，确保开关快速可靠。凭借 36 ns 的短传播延迟和 200 V/ns 的高 dV/dt 抗扰度，NCV51752 能够有效提升 SiC 系统的性能，并可凭借集成的负偏压控制和高隔离电压，进一步提高可靠性和安全性。 

SiC MOSFET 是高速开关器件，可能产生高摆率，导致器件因米勒电容效应而触发寄生导通。NCV51752 通过在关断期间将 VGS 拉至 0V 以下来避免此问题，防止误导通，而且无需外接负偏压轨，从而节省整体系统成本。 

SiC 和高性能栅极驱动器正在革新电动汽车电力系统，带来更高的能效、更快的开关速度和更优越的性能。随着电动汽车市场持续增长，这些技术将在满足消费者期望和符合监管目标方面发挥关键作用，引领可持续交通出行的未来发展。 

更多资源 

利用 SiC 隔离式栅极驱动器提升性能、能效和安全性 

系统方案指南 - 车载充电器 (OBC)