近年來,PD快充領域正迎來新一輪材料技術迭代的窗口期:SiC MOSFET憑借其材料優勢,開始成為高功率快充方案的新興選擇。這一趨勢背后是市場對更高效率、更高功率密度以及更高可靠性的持續追求。而SiC方案的大規模應用,離不開一顆關鍵的器件——能為PWM IC提供穩定18V以上供電的高壓LDO

ARK(方舟微)針對SiC快充應用需求,全新推出DMZ1318E:一款耐壓130V、輸出電壓典型值20V5mA帶載時大于18V)的高壓LDO,采用SOT-23SOT-89封裝,為PD快充SiC方案提供了"即插即用"的供電解決方案。

一、SiCPD快充領域的應用潛力

30W及以上的PD快充市場中,SiC MOSFET正憑借其獨特的材料優勢逐步進入電源設計工程師的視野。這一趨勢并非偶然,而是由SiC的物理特性與特定應用場景需求共同推動的。

更高的耐壓與雷擊耐受能力SiC的顯著優勢之一。其擊穿電壓可達1500V以上,遠高于GaN800V極限,這使得基于SiC的電源方案在面對雷擊浪涌時具有天然的抗沖擊裕量,能夠更輕松地通過嚴苛的安規測試,尤其適合對可靠性要求較高的適配器應用場景。

卓越的熱性能與高溫穩定性同樣關鍵。SiC的熱導率約為GaN的四倍,且其導通電阻在高溫環境下變化極小。這意味著在小體積、密閉的PD快充外殼內,SiC MOSFET能夠保持穩定的效率,不會因溫升導致內阻激增,從而確保滿載輸出不降頻,為追求穩定性的品牌方案帶來差異化優勢。

產業成熟度提升與成本下探正在加速SiC的普及進程。據市場研究機構Yole Group數據,全球SiC功率半導體市場規模預計從2024年的約20億美元增長至2029年的近100億美元,年復合增長率超過25%。隨著晶圓尺寸從6英寸向8英寸過渡,單位成本有望降低30%-50%。加之SiC的開關頻率對于百瓦級快充已完全足夠,且其產能釋放正推動價格進入消費電子可接受區間,SiC從新能源汽車、光伏等工業領域向消費電子市場滲透的窗口期已經開啟。

二、SiC應用的設計要點:18V以上驅動電壓帶來的供電需求

SiC MOSFET在快充方案中推廣應用,首先需要滿足其特殊的驅動要求。與GaN6-12V驅動電壓不同,主流650V/1200V SiC MOSFET的推薦柵極驅動電壓為+18V+20V。若驅動電壓不足,器件的導通電阻會顯著增加,導致導通損耗上升、效率下降,難以充分發揮SiC的低阻特性。

PD快充的典型初級側架構中,PWM IC通常由輔助繞組經LDO穩壓后供電。當采用SiC方案時,這顆LDO需要滿足兩個基本條件:一是具備足夠的耐壓裕量(通常為100V以上);二是輸出電壓需穩定在18V以上,以確保SiC MOSFET被充分驅動。

因此,一款輸入耐壓100-150V、輸出18V以上的高壓LDO,成為SiC快充方案開發中需要配套考慮的關鍵器件之一。

三、ARK(方舟微)DMZ1318E——專為SiC方案配套的高壓LDO

面對SiC方案對18V以上驅動電壓的供電需求,ARK(方舟微)依托其在超高閾值UltraVt®耗盡型MOSFET(高壓LDO)領域的多年積累,專門推出了DMZ1318E這款產品。

DMZ1318E核心特點如下:

l   輸出電壓精準適配SiC驅動窗口DMZ1318E5mA帶載條件下,輸出電壓典型值為20V,且確保大于18V。這一電壓范圍覆蓋了主流SiC MOSFET的推薦驅動電壓窗口(18V-20V),有助于SiC功率管充分開啟,發揮其低導通電阻特性。

l   耐壓余量充足:器件耐壓達130V,在PD快充初級側應用中可應對電網波動及啟動瞬態等工況,為后級PWM IC提供穩定供電。

l   外圍電路簡潔、靜態功耗低:作為DMZ1015E/DMZ1315E系列的同系列產品,DMZ1318E繼承了簡潔的外圍電路設計、可靠的穩壓特性以及低靜態功耗特征。對于已熟悉DMZ1015E等產品的工程師而言,可減少SiC方案開發中的重復設計工作。

封裝選項靈活:提供SOT-23(適用于緊湊型快充設計)和SOT-89(適用于需加強散熱的場景)兩種封裝,可適配不同功率等級PD產品的結構需求。

DMZ1318E典型應用方案如下:

四、結語

隨著PD快充向更高功率密度、更小體積、更高可靠性方向發展,SiC MOSFET的應用潛力正在顯現。市場研究顯示,SiC功率半導體在消費電子領域的滲透逐步推進,尤其是在對熱性能與可靠性有較高要求的快充適配器場景中,SiC方案正受到更多關注。

SiC方案開發中,驅動供電環節是需要配套考慮的設計要點之一。ARK DMZ1318E的推出,憑借130V耐壓、20V典型輸出以及簡潔的外圍設計,恰好為SiC快充方案的輔助繞組供電方案給出了最優的回應,可助力工程師更便捷地完成SiC器件的驅動供電設計。