近年来,PD快充领域正迎来新一轮材料技术迭代的窗口期:SiC MOSFET凭借其材料优势,开始成为高功率快充方案的新兴选择。这一趋势背后是市场对更高效率、更高功率密度以及更高可靠性的持续追求。而SiC方案的大规模应用,离不开一颗关键的器件——能为PWM IC提供稳定18V以上供电的高压LDO

ARK(方舟微)针对SiC快充应用需求,全新推出DMZ1318E:一款耐压130V、输出电压典型值20V5mA带载时大于18V)的高压LDO,采用SOT-23SOT-89封装,为PD快充SiC方案提供了"即插即用"的供电解决方案。

一、SiCPD快充领域的应用潜力

30W及以上的PD快充市场中,SiC MOSFET正凭借其独特的材料优势逐步进入电源设计工程师的视野。这一趋势并非偶然,而是由SiC的物理特性与特定应用场景需求共同推动的。

更高的耐压与雷击耐受能力SiC的显著优势之一。其击穿电压可达1500V以上,远高于GaN800V极限,这使得基于SiC的电源方案在面对雷击浪涌时具有天然的抗冲击裕量,能够更轻松地通过严苛的安规测试,尤其适合对可靠性要求较高的适配器应用场景。

卓越的热性能与高温稳定性同样关键。SiC的热导率约为GaN的四倍,且其导通电阻在高温环境下变化极小。这意味着在小体积、密闭的PD快充外壳内,SiC MOSFET能够保持稳定的效率,不会因温升导致内阻激增,从而确保满载输出不降频,为追求稳定性的品牌方案带来差异化优势。

产业成熟度提升与成本下探正在加速SiC的普及进程。据市场研究机构Yole Group数据,全球SiC功率半导体市场规模预计从2024年的约20亿美元增长至2029年的近100亿美元,年复合增长率超过25%。随着晶圆尺寸从6英寸向8英寸过渡,单位成本有望降低30%-50%。加之SiC的开关频率对于百瓦级快充已完全足够,且其产能释放正推动价格进入消费电子可接受区间,SiC从新能源汽车、光伏等工业领域向消费电子市场渗透的窗口期已经开启。

二、SiC应用的设计要点:18V以上驱动电压带来的供电需求

SiC MOSFET在快充方案中推广应用,首先需要满足其特殊的驱动要求。与GaN6-12V驱动电压不同,主流650V/1200V SiC MOSFET的推荐栅极驱动电压为+18V+20V。若驱动电压不足,器件的导通电阻会显著增加,导致导通损耗上升、效率下降,难以充分发挥SiC的低阻特性。

PD快充的典型初级侧架构中,PWM IC通常由辅助绕组经LDO稳压后供电。当采用SiC方案时,这颗LDO需要满足两个基本条件:一是具备足够的耐压裕量(通常为100V以上);二是输出电压需稳定在18V以上,以确保SiC MOSFET被充分驱动。

因此,一款输入耐压100-150V、输出18V以上的高压LDO,成为SiC快充方案开发中需要配套考虑的关键器件之一。

三、ARK(方舟微)DMZ1318E——专为SiC方案配套的高压LDO

面对SiC方案对18V以上驱动电压的供电需求,ARK(方舟微)依托其在超高阈值UltraVt®耗尽型MOSFET(高压LDO)领域的多年积累,专门推出了DMZ1318E这款产品。

DMZ1318E核心特点如下:

l   输出电压精准适配SiC驱动窗口DMZ1318E5mA带载条件下,输出电压典型值为20V,且确保大于18V。这一电压范围覆盖了主流SiC MOSFET的推荐驱动电压窗口(18V-20V),有助于SiC功率管充分开启,发挥其低导通电阻特性。

l   耐压余量充足:器件耐压达130V,在PD快充初级侧应用中可应对电网波动及启动瞬态等工况,为后级PWM IC提供稳定供电。

l   外围电路简洁、静态功耗低:作为DMZ1015E/DMZ1315E系列的同系列产品,DMZ1318E继承了简洁的外围电路设计、可靠的稳压特性以及低静态功耗特征。对于已熟悉DMZ1015E等产品的工程师而言,可减少SiC方案开发中的重复设计工作。

封装选项灵活:提供SOT-23(适用于紧凑型快充设计)和SOT-89(适用于需加强散热的场景)两种封装,可适配不同功率等级PD产品的结构需求。

DMZ1318E典型应用方案如下:

四、结语

随着PD快充向更高功率密度、更小体积、更高可靠性方向发展,SiC MOSFET的应用潜力正在显现。市场研究显示,SiC功率半导体在消费电子领域的渗透逐步推进,尤其是在对热性能与可靠性有较高要求的快充适配器场景中,SiC方案正受到更多关注。

SiC方案开发中,驱动供电环节是需要配套考虑的设计要点之一。ARK DMZ1318E的推出,凭借130V耐压、20V典型输出以及简洁的外围设计,恰好为SiC快充方案的辅助绕组供电方案给出了最优的回应,可助力工程师更便捷地完成SiC器件的驱动供电设计。