硅基器件的解决方案在效率和可靠性方面通常无法兼得，也不能满足如今在尺寸、重量和成本方面极具挑战性的要求。随着高压碳化硅（SiC）MOSFET的推出，设计人员现在有机会在提高性能的同时，应对所有其他挑战。
650V-1200V的SiC功率器件的市场应用率越来越高，随着额定电压为1700V-3300V的功率器件的推出，SiC技术的众多优势已惠及新兴终端设备细分市场，包括电动商用和重型车辆、轻轨牵引和辅助动力、可再生能源以及工业传动等领域。
一.低功率辅助电源的应用
在低至几十至几百瓦的功率下工作时，1700V SiC MOSFET晶体管的优势开始展现。SiC技术是辅助电源（AuxPS）的理想解决方案，几乎所有电力电子系统都使用AuxPS。如果没有辅助电源，将无法为栅极驱动器、检测和控制电路或冷却风扇供电。由于它提供任务关键型功能，因此可靠性是AuxPS应用的第一要务。
1700V SiC MOSFET帮助减轻AuxPS故障的方法之一是利用其高击穿电压、低比导通电阻和快速开关等特性。在这些特性的共同加持下，可极大简化采用单开关反激拓扑的电路设计（见图1）。相比之下，基于硅的解决方案则面临各种问题，包括额定电压对于该拓扑而言过低（这就需要使用双开关架构，导致故障风险加倍），或者需要牺牲性能才能达到额定电压。此外，这类解决方案的供应商数量较少，成本也高于SiC器件。
图1. 采用宽输入单开关反激拓扑的常见辅助电源
图2 两种反激电路的对比
上图是输入电压范围为200V-1000V, 输出可以同时提供24V, 15V, -15V等多路负载，满功率状态下可达60W。控制方式为采用模拟IC控制器的准谐振反激变换模式。此控制方式在全功率范围内实现了较高的效率水平，最高效率点接近90%。
输入300-1000V，变换为24V低压输出的反激电源方案，最大功率200W，效率高达88.5%，待机损耗仅0.3W。本方案对硅(Si)器件的传统辅源，损耗显著降低，在输出功率100W以下或短时间工作条件下，无须风扇冷却。
采用1700V碳化硅（SiC）MOSFET的单端反激式转换器设计演示板。该设计采用1700V SiC MOSFET，采用新型7LD2PAK表面贴装封装，占板面积小，爬电距离宽：漏极和源极之间的距离为7mm。通过采用新的表面贴装封装，设计工程师可以实现经济的散热设计，而无需MOSFET上的散热片。
小结
1700V SiC MOSFET采用单开关反激拓扑，便于当今的低功率隔离开关电源支持多种输入和输出要求。它们能够接受范围较宽的高压直流输入（300V至1000V）并输出低压（5V至48V）电源。单开关反激拓扑不但改善了简便性，还减少了元件数量并降低了相关总成本。
除了可靠性提高、控制方案复杂度降低、元件数减少和成本下降以外，利用1700V SiC MOSFET的AuxPS的外形也更加小巧。SiC MOSFET的面积归一化导通状态电阻也称为比导通电阻（Ron,sp），是硅MOSFET所呈现特性的一部分。这意味着小型芯片可以使用小型封装，从而降低导通损耗，最终使散热器的尺寸减小、费用降低，甚至无需使用散热器。SiC MOSFET的开关损耗也较低，这为通过增大开关频率来缩减变压器的尺寸、重量和成本提供了一种途径。
二.中功率新能源领域应用
随着功率处理能力的提高，SiC技术更快速、更高效的开关性能的影响也在增加。当功率范围增加至几十或几百千瓦（kW）时，SiC技术有许多应用。经常应用于EV牵引、EV充电器、太阳能逆变器、UPS和电机驱动等领域。
使用1700V低电感封装功率模块的逆变器设计的效率与替代硅基的效率进行了比较。SiC模块在10 kHz时的峰值效率可达99.4%。即使开关频率变为原来的三倍，即达到30 kHz，SiC模块的效率仍然高于硅IGBT。这样一来，便可以替换掉更重、更昂贵的滤波器组件，使尺寸缩小至原来的三分之一。
与低功率AuxPS应用一样，凭借在这种较高功率范围内使用的SiC MOSFET，设计人员可通过使用更简单的电路拓扑和控制方案来提高可靠性。而这又有助于减少元件数并降低相关成本。在这些应用中，中等功率电源转换器的高功率传输需求需要使用通常介于1000V和1300V之间的较高直流总线电压。为了最大程度提高效率，在此类高直流链路电压下使用硅晶体管的设计人员过去不得不从一些复杂的三级电路架构中进行选择。例如，二极管中性点钳位（NPC）电路、有源NPC（ANPC）电路和T型电路。当使用1700V SiC MOSFET时，这种情况发生了改变，设计人员现在可以使用器件数减半且控制方案显著简化的两级电路。例如，之前在三级电路拓扑中使用硅IGBT的系统，现可在更可靠的两级拓扑中使用一半数量（或更少）的1700V SiC MOSFET模块。
小结
利用SiC技术大幅减少NPC、ANPC和T型电路的总器件数的显著程度。如果完全不考虑在每个开关位置并联的多个器件的好处，那么IGBT所使用的各种电路架构的元件数将达到SiC解决方案的4至6倍。随着器件数的大幅减少，栅极驱动器的数量也相应减少，这样控制方案便得到了简化。
三.大功率能源。电网领域应用
兆瓦级应用涵盖商用和重型车辆中的固态变压器（SST）和中压直流配电系统到牵引动力单元（TPU）。其他应用包括中央太阳能逆变器、海上风能转换器和舰载电源转换系统。
在处于此兆瓦级功率范围的应用中，上图给出的固态变压器转换器使用多级串联电源单元满足电压要求。每个单元可以是半桥单元或全桥单元。一些设计人员甚至会选择三级架构。使用基于基本单元的模块化解决方案有助于提高可扩展性，同时最大程度地减少维护工作。这些单元有时称为电力电子构件或子模块，它们配置为级联H桥转换器或模块化多级转换器（MMC）。
为了实现这些单元，设计人员过去使用1200V至1700V硅IGBT。将这些IGBT更换为1700V SiC MOSFET（单元级）时，产生的效果与低功率应用中的描述相同：更出色的功率处理能力和电气性能。1700V SiC MOSFET的低开关损耗可提高开关频率。每个单元的尺寸大幅减小，并且1700V的高阻断电压可减少达到相同直流链路电压所需的单元数。最终，这不但通过减少单元数提高了系统可靠性，同时还通过使用更少的有源开关和栅极驱动器降低了成本。例如，当在10 kV中压配电线上运行的固态变压器中使用1700V SiC解决方案时，与使用硅替代方案的变压器相比，串联单元数减少了30%。
小结
从数瓦到数兆瓦的众多功率变换应用中，高压SiC MOSFET正在推动设计人员超越硅解决方案的各种限制，从而推动功率变换系统开发领域的创新。在应用到功率转换器和功率系统时，它们能够提高可靠性和效率，同时降低成本、减小尺寸并减轻重量。与智能数字栅极驱动配合使用时，1700V SiC MOSFET可发挥最大价值。
四.碳化硅器件介绍
爱仕特1700V平台的碳化硅(SiC) MOSFET的产品，驱动电压(Vgs)分为12V，15V和18V，室温下导通电流为1A-100A。该产品满足车规级要求，有常规的TO247封装和TO220F插件封装，还提供TO263-7贴片封装，对比插件封装，体积更小，阻抗更低，安装更简便，且有开尔文栅极引脚。因此该产品特别适合高电压、小电流、低损耗的应用场景。
特点概括：1.高压、低导通电阻 2.高速、寄生电容小
3.高工作结温 4.快速恢复体二极管
1700V平台SiC MOS单管产品如下：
1700V平台全碳化硅功率模块产品如下：
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