3. onsemi SiC MOSFET在OBC PFC级中的应用
在车载充电机（OBC）的PFC级中，功率器件需要在85～265 V交流输入整流后的宽母线电压范围内工作，同时承受高频开关、较大的正向电流以及频繁的体二极管续流。onsemi的SiC MOSFET（如650 V、750 V耐压系列，典型导通电阻覆盖20～60 mΩ）相比同规格Si SJ MOSFET，在开关损耗、体二极管反向恢复和高温导通特性上具有明显差异。理解这些差异，是判断PFC级能否从CCM平滑切换到CrM、以及如何分配损耗的关键。
器件特性与开关行为
SiC MOSFET是宽禁带器件，临界击穿场强约为硅的10倍，因此在相同耐压下漂移区更薄、掺杂更高，导通电阻随温度上升的增幅也明显小于硅器件。以某650 V/30 mΩ的onsemi SiC MOSFET为例，其RDS(on)在25 ℃约为30 mΩ，到100 ℃时约40～45 mΩ，而同等耐压的SJ MOSFET往往从30 mΩ升到60 mΩ以上。这意味着在PFC级持续数安培到十几安培的电流下，SiC器件的导通损耗在高温下更可控。
开关行为方面，SiC MOSFET的输入电容Ciss和输出电容Coss较小，栅极电荷Qg低，因此开通和关断速度更快。但这也带来两个工程问题：一是高dv/dt会通过米勒电容Cgd耦合到栅极，若栅极回路阻抗偏高，容易引起误开通；二是快速关断时漏源电压过冲更明显，需要合理设计栅极电阻Rg和功率回路寄生电感。onsemi在数据手册中通常给出不同Rg下的开关损耗曲线，实际选型时应以目标Rg和母线电压下的Eon、Eoff为准，而不是只看典型值。
体二极管与第三象限运行
在PFC级的死区时间内，电感电流需要续流，SiC MOSFET的体二极管会进入第三象限导通。与硅SJ MOSFET不同，SiC体二极管的开启电压较高（约2.5～3 V），但反向恢复电荷Qrr很小，反向恢复时间通常在几十纳秒量级。这一特性对CCM PFC尤为重要：CCM下每个开关周期都存在体二极管导通和反向恢复过程，若使用硅器件，Qrr可能达到数百纳库仑，造成显著的反向恢复损耗和电流尖峰；而SiC器件的Qrr通常只有硅器件的十分之一左右，反向恢复损耗大幅降低。
需要注意的是，SiC体二极管的第三象限压降较高，若死区时间过长，续流期间的导通损耗会明显增加。因此在实际设计中，应在保证不直通的前提下尽量缩短死区时间，典型值可设在100～200 ns。此外，部分onsemi SiC MOSFET支持在第三象限以沟道导通方式工作（即栅极在死区期间施加正压），可进一步降低续流压降，但这需要驱动电路配合，并注意避免上下管直通。
CCM与CrM下的损耗分布
在CCM PFC中，电感电流连续，每个开关周期都存在体二极管反向恢复过程。使用SiC MOSFET后，反向恢复损耗从硅器件的数十微焦耳降到几微焦耳量级，整体效率可提升0.5～1个百分点。但CCM下开关损耗仍然存在，尤其是开通时电流较大，Eon不可忽略。此时导通损耗和开关损耗大致相当，体二极管反向恢复损耗占比虽已下降，但在高频下仍需计入。
在CrM PFC中，电感电流在每个开关周期结束时降到零，体二极管在零电流下关断，反向恢复损耗几乎为零。此时主要损耗变为导通损耗和开关损耗，其中导通损耗因峰值电流约为CCM的两倍而偏高。CrM通常采用变频控制，轻载时频率升高，开关损耗随之增加，因此需要在轻载效率上做折中。onsemi SiC MOSFET较低的Qg和Coss使其在CrM的高频段仍能保持较低的开关损耗，这是其在CrM PFC中受到青睐的原因之一。
实际设计中的判断依据
选择CCM还是CrM，不能只看器件本身，还要结合功率等级、散热条件、EMI要求和成本。一个实用的判断方法是：先估算两种模式下的总损耗，再比较结温是否在安全范围内。以3.6 kW OBC为例，若采用CCM，开关频率设为65 kHz，母线电压400 V，电感电流纹波约30%，则SiC MOSFET的导通损耗约8～10 W，开关损耗约5～7 W，反向恢复损耗约2～3 W；若采用CrM，峰值电流翻倍，导通损耗升至约15～18 W，但反向恢复损耗可忽略，开关损耗因频率升高可能达到8～10 W。两种方案的总损耗差距通常在5～10 W以内，最终选择往往取决于散热设计和EMI滤波器的体积。
此外，SiC MOSFET的栅极驱动电压窗口较窄，通常推荐+15～+18 V开通、-3～-5 V关断。若关断电压不足，高dv/dt下容易误开通；若开通电压过高，长期可靠性会下降。在PFC级中，建议使用带负压关断的隔离驱动，并在栅极回路中串联合适的Rg（通常5～15 Ω）来平衡开关速度和电压过冲。死区时间则根据体二极管压降和直通风险折中，一般设在100～200 ns，并通过示波器观察漏源电压和电感电流波形确认无异常振荡。