碳化硅二极管与大功率PD快充：利用SiC和GaN等材料，提高充电功率，满足市场对轻薄热的需求
科技日新月异的时代，快速充电器已经在我们的生活中随处可见。功率方面，目前主流的USB PD3.1最高可支持240W充电。
PFC电路
一般来说，75W以上的充电器都需要增加PFC电路（功率因素校正）。
▲ 交流输入电源经整流和滤波后，非线性负载使得输入电流波形畸变，输入电流呈脉冲波形，含有大量的谐波分量，使得功率因数很低。无功功率增大电能利用率小了。谐波电流污染电网，干扰其他设备正常使用，且可能会导致数控设备误操作。
▲ 在输入功率一定的条件下，输入电流较大，必须增大输入断路器和电源线的量；三相四线制供电时中线的电流较大，由于中线中无过流防护装置，有可能过热甚至着火。
▲ 没有功率因数校正电路的开关电源被逐渐限制应用——欧洲电器必须符合：EN61000-3-2，中国参考欧盟标准，这一要求适用于大多数输入功率为75W或以上的电器，而且它规定了包括高达39次谐波在内的工频谐波的最大幅度，不过美国的UL是没有强制要求的。
USB Type-C端子示意图 | 图源网络
USB-PD快充设计的烦恼
轻：随着功率增加，电感元件的尺寸和重量都会增加，作为消费者需要随身携带的消费类电子产品，需要充分考虑便携性。
薄：作为需要随身携带的消费类电子产品，厚度也是市场考量的重要指标之一。
热：IEC-62368中对消费电子产品的温度做出了规定，标准要求塑料外壳类接触式电子产品，其工作时外壳最高温度不能超过78℃。
基于以上种种，碳基方案目前已经无法满足快充市场的需求变化。
示意图 | 图源网络
业界的解决方案
随着业界对电源功率密度和整机效率的追求，主动式PFC需要提高工作频率来减小磁芯体积，这为碳化硅 (SiC) 二极管在PFC上的应用创造了有利条件。
充电功率≤75W时，使用软开关拓扑QR-FLYBACK，搭配新材料器件SiC+GaN。
示意图 | 图源网络
充电功率≥75W时，使用软开关拓扑LLC，搭配新材料器件SiC+GaN。
大功率PD快充的电路拓扑简图
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2015年，SMC布局碳化硅产品的设计、研发与制造，并推出了一系列节能可靠、高性价比的大功率碳化硅产品器件，可广泛运用于包括新能源汽车、光伏、储能、电源等各个领域。
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产品型号
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品类
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Package
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VRWM（V）
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IO (A)
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IFSM Max.(A)
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IR Max.@VWM (μA)
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VF Max. (V)
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CT Max. (pF)
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Part Status
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S3D03065A
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碳化硅肖特基二极管
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TO-220AC
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650
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3
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27
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5(0.001typical)
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1.7(1.5typical)
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Active
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