電動汽車 (EV) 的發展正不斷推動電力電子市場的創新，而許多國家和地區都在為電動汽車的使用提供補貼，電力電子行業的發展必將呈現蒸蒸日上的態勢。這種電動汽車接受度和使用度上的急劇提升，對充電基礎設施等相關產業的發展也極為有利。電動汽車的普及使用需要有足夠數量的充電樁來支持，這一點毋庸置疑。除電動汽車行業外，能源等其他領域也在迅速采用電力電子技術，從而積極擴張，減少對迅速衰竭的自然資源的依賴。眾多設計工程師已預測到這樣的變化，他們已開始采用先進的電力電子技術來打造快速、高效的設計。
保持成本效益和小尺寸，同時提高效率和系統性能，一貫是設計工作的關鍵目標。在這樣的背景下，碳化硅 (SiC) 正逐漸成為電力電子行業的標配。SiC 具有出色的高電流處理性能，與硅 (Si) 相比，在高開關頻率情況下的損耗相對更低，因此是一種面向未來的半導體材料。在充分利用這種半導體材料方面，功率模塊顯然更勝一籌。
模塊移除了多余的封裝/連接布線，幫助實現緊湊的電路，同時提高熱管理性能，因此提高了常見拓撲結構的效率，還有助于更快速的安裝應用。無基板模塊技術已成為電力電子領域較為成熟的多用途封裝，如今已開始通過與碳化硅 (SiC) 的組合帶來諸多優勢。SiC 能夠在不犧牲效率和性能的情況下，實現更小尺寸并優化系統成本。這兩種成熟解決方案相得益彰，有望滿足設計工程師的各種要求。如想要了解 SiC 器件如何提高您現有設計的性能，請使用我們的 SpeedFit 模擬器。
為了滿足激增的需求，Cree 公司旗下 Wolfspeed 發布了 Wolfspeed WolfPACK，這種新型功率模塊產品組合，在單一并緊湊的解決方案中，將 SiC 的諸多優勢與最新的聯接技術相結合。與市場上的多個分立式、非分立式和其他市售模塊相比，該解決方案能夠實現單位尺寸內功率最大化。Wolfspeed WolfPACK 為無基板產品，因此重量較輕。與傳統的大功率基板模塊相比，能夠帶來更小的設計尺寸。
Wolfspeed WolfPACK 將提供半橋和六管集成配置。這兩種配置是最常用的配置，或者可以說是眾多電路設計中的“基本單元”。您可以通過 Wolfspeed WolfPACK 系列頁面了解關于 Wolfspeed WolfPACK 及其性能和其他規格等更多信息。
SiC 技術，掌控全局
SiC MOSFET 及二極管歷經驗證，能夠在支持快速非車載充電方面，滿足車主、企業和市政單位的所有共通設計目標。與目前市面上的其他選項相比，基于 SiC 的解決方案發熱量更少、尺寸更小、更環保、更輕量、更耐用、更快速、更高效。
以電動汽車充電基礎設施為例：SiC 技術被用于最小化充電樁的尺寸和重量，同時維持充電時間并減少整體損耗。這使得充電樁能夠被集成在多種環境之中，進而開始推動充電樁的普及，以期未來達到類似燃油汽車加油站的普遍程度。
電動汽車正在受到大量關注，同時也有很多其他基于 SiC 的功率模塊應用正蓄勢待發，例如，必須能夠支持快速充電的電動汽車基礎設施以及其他高功率工業和商業負載的電網。借助直接與電網聯接的關鍵儲能系統，這些模塊能夠和現有電網相得益彰。這不僅能夠通過漸進式升級換代來滿足日益增加的清潔能源的需求，還有益于電網基礎設施的快速擴展。
說到清潔能源，太陽能和可再生能源正迅速成為電網現代化的關鍵部分。然而，盡管更多依靠這類可替代能源資源是積極的進步，但平衡供需仍是可再生能源行業所面臨的一項重大挑戰。
對于太陽能解決方案來說，天氣狀況會讓光伏 (PV) 模塊產生的電力發生劇烈的波動。更詳細來看，這些 PV 模組提供的電力形式為直流電，且必須通過太陽能逆變器轉換為交流電，這樣才能輸送到電網中，以供當地使用或傳輸至使用地點。雖然這是一個較為繁瑣的過程，但由于無基板 SiC 模塊將直流電轉換為交流電的效率較高，所以能夠簡化整個過程。此外，無基板 SiC 解決方案能夠為 PV 逆變器減少近 50% 的體積、重量以及成本[1]，同時提高效率。由于系統對技術的高利用率，因此效率是一大關鍵特性。
除了電動汽車和可再生能源使用案例外，無基板 SiC 技術還適用于一系列與非車用且基于發動機的應用，特別是與電控電動機相關的方面。基于 SiC 的功率解決方案能夠為多種類型的發動機和驅動裝置帶來更小的體積。從而，這種技術正迅速在工業自動化應用的交流伺服驅動器中普及。這包括機床、物流系統以及機器人等。這其中很大一部分原因是無基板拓撲能夠為這些行業實現更佳的熱性能，并提高可拓展性。
此外，基于 SiC 的功率模塊也適用于支持高效率儲能系統以及不間斷供電 (UPS) 系統中的雙轉換系統。這很大程度上可以歸功于模塊化設計，這種設計能夠形成內置冗余，并消除單點故障。無基板封裝能夠為設計人員提供更出色的效率、更優秀的熱管理性能以及更出色的可靠性。因此通過堆疊功率模塊即可實現可拓展性并提高性能，從而在降低購置成本的情況下，提高能源效率。
Wolfspeed WolfPACK 依靠數十年 SiC 投資的成果
Wolfspeed 最新功率模塊是業界領先的 SiC 解決方案，采用無基板設計，可支持不同功率水平的多種配置，適用領域包括電動汽車、可再生能源、電網、工業以及許多其他應用領域。
具體來說，新型 Wolfspeed WolfPACK 功率模塊系列在單體內包含多個 SiC MOSFET，提供壓接式、免焊接引腳，用于連接外部 PCB。產品根據 MOSFET 的內部排列結構（例如半橋、全橋、六管集成以及 Buck 降壓式/Boot 升壓式布局等）為特定應用提供優化的引腳分配，因此能夠為設計者提供極大的靈活性和可擴展性。
與大部分高電流模塊不同，Wolfspeed WolfPACK 殼體底部不包含基板，而是采用陶瓷基片作為電絕緣導熱墊片，其上配有金屬貼裝緊固件，可用作散熱器的彈力接口。采用此種設計的好處在于其能夠為模塊底部均勻地分配壓力，確保與散熱器進行充分的熱接觸，因此可為散熱器、模塊以及 PCB 之間提供穩固的機械連接。SiC技術使得在小型無基板封裝中實現高功率密度，并結合緊湊布局及更簡潔、更快速的開關，可為設計人員減小近25%的尺寸。
小結
長久以來，Wolfspeed 一直推動著整個行業面向 SiC 技術的轉型。Wolfspeed WolfPACK 模塊是公司對 SiC 解決方案重要投資的成果，也代表了公司超過 17 年的 MOSFET 制造經驗。
Wolfspeed 正在紐約州Marcy建造全球最大的 SiC 制造工廠是最好的體現。該制造工廠是對公司超材料工廠 (mega materials factory) 擴建工程的重要匹配。超材料工廠 (mega materials factory) 目前正在位于北卡羅來納州達勒姆市的公司總部進行建設。這兩家工廠將極大地提高 Wolfspeed SiC 技術的產能，滿足不斷增長的需求。
隨著新型 Wolfspeed WolfPACK 模塊的推出，Wolfspeed 的功率產品組合現已覆蓋整個應用范圍，可為設計人員提供適合各種應用（從單千瓦設計到兆瓦系統）的解決方案。Wolfspeed WolfPACK 模塊不僅能夠提供出色的性能，還能提供卓越的靈活性和可擴展性。該模塊的開發基于 Wolfspeed 業界領先的 SiC 技術，使其成為可靠的理想選擇。
參考資料：
[1] https://www.wolfspeed.com/news/delta-pv-inverters
關于英文原稿，敬請瀏覽：
https://www.wolfspeed.com/knowledge-center/article/wolfspeed-wolfpack-modules-applications-and-market-overview
