電動汽車的成功在很大程度上取決于為電池充電時長。在電動汽車不斷發展中，充電時間逐漸縮短，人們也采用快速充電等先進解決方案，只需幾分鐘就能充電完成。直接連接到交流電源的車載充電系統，通常每次充電需要四個小時。相反，以直流電運行的快速充電系統可以將充電時間減少到30分鐘以內。在充電系統中，基于碳化硅的功率MOSFET發揮著重要作用。碳化硅是一種寬帶隙半導體，與硅相比，具有高效率和功率密度、高可靠性和耐用性等優勢，可降低解決方案的成本和尺寸。

基于SiC的兩級AFE模塊

為了處理EV電池的寬電壓范圍和雙向充電/放電，Wolfspeed開發了22kW有源前端(AFE)和靈活的DC/DC轉換器，可適用于OBC充電系統和DC快速充電器。建議的解決方案基于RDS(on)=32mΩ的SiCMOSFET，以較低的成本提供非常高的功率密度(4.6kW/L)和效率(>98.5%)。

與其他標準拓撲不同，例如基于六開關IGBT的設計（一種簡單但效率低得多的功率密集型解決方案）和T型轉換器（一種更復雜且成本更高的解決方案），SiCAFE提供了一種簡單的控制和驅動程序接口，以較少的部件數支持雙向操作。C3M0032120K是一款采用開爾文源極封裝的1.2kV32mΩSiCMOSFET，有助于降低開關損耗和串擾，同時支持–3至15VVgs的驅動電壓。AFE設計已針對磁性元件的使用進行了優化，可實現高開關頻率(45kHz)，同時磁芯和繞組的功率損耗更低。

AFE還能夠支持三相和單相PWM方案、平衡開關損耗并優化熱性能、效率和可靠性的數字控制電路。此外，可變直流鏈路電壓控制通過根據感測到的電池電壓改變直流總線輸出電壓并確保CLLC接近諧振頻率運行，從而實現高系統效率。

與基于IGBT的傳統解決方案相比，SiCMOSFET的效率達到了98.5%，降低了高達38%的功率損耗。此外，碳化硅可實現更低的工作溫度，從而實現更好的熱管理。在最大功率條件(22kW)下，實測外殼溫度為89.4?C，結點溫度為112.4?C（計算值），基板溫度為65?C。

具有1.2kVSiCMOSFET的全橋CLLCDC/DC轉換器

另一個有趣的應用方案是全橋CLLCDC/DC轉換器，其中1.2-kVSiCMOSFET可用于單個兩電平高效轉換器方案，從而減少部件數量和系統成本.直流鏈路側(900V)的工作電流達到22.6ARMS，而電池側(800V)的工作電流高達28.5ARMS。

結合SiCAFE模塊，全橋DC/DC設計受益于AFE，根據檢測到的要充電的電池電壓提供的可變DC總線電壓。這使得CLLC能夠在接近諧振頻率的情況下運行，從而實現高系統效率。當電池電壓變低時，控制將切換到移相模式，降低電路增益，而不會在諧振頻率范圍之外低效運行。在較低的輸出電壓（略高于400V）下，CLLC初級作為半橋運行，進一步降低系統增益并將諧振轉換器保持在有效的工作區域。半橋模式在總功率范圍上有一些限制，但提供了98%的強大峰值效率，即使對于低壓電池也是如此。