服务器电源、不间断电源（UPS）和电机驱动器等工业应用消耗了全球很大一部分电力。因此，工业电源效率的任何提高都将大大降低公司的运营成本。结合更高的功率密度和更好的热性能，对高效电源的需求呈指数级增长。

　　有几个因素正在推动这种增长。首先是全球能源意识的提高，以及更明智、更高效地使用能源的紧迫性。第二个是物联网（IoT），它导致将各种新技术和服务引入工业应用。随着工业4.0等智能工业计划，机器、工厂和工作场所通过连接设备变得更加智能和感知，以实现更高的自主性、效率、可靠性和安全性。

　　然而，工业自动化，如机器人和电动生产线，伴随着为这些系统供电的使用和电力成本的不断上升。为了保持竞争力，制造商需要能够开发新的运营实践，以降低工厂成本。他们还需要充分利用每一平方米的占地面积，因为设备占地面积直接影响运营成本。

　　能源消耗的影响也延伸到数据中心，该数据中心容纳了支持工业应用的服务器。通过自动化、人工智能和机器学习增加数据流量反过来又增加了保持设备运行所需的处理资源。热性能也很重要，因为数据中心消耗的功率高达20%用于保持数据中心冷却。

　　对更高效率、更低成本的需求

　　由于工业设备通常24/7全天候运行，因此效率的任何提高都会迅速转化为显著降低能耗的真正节省。解决能源问题的最直接方法是提高为这些工业系统提供动力的系统的能源效率。

　　出于这个原因，来自行业、政府和制造商的巨大压力，要求开发更高效的电源。例如，能源之星和80 Plus等标准促进了电源单元（PSU）的高效能源使用。通过满足这些标准，PSU OEM可以轻松地向要求苛刻的市场展示其系统的效率。

　　功率密度、热性能和转换效率这三个特性是电源设计人员面临的最大挑战之一。此外，设计人员需要应对这些挑战，同时最大限度地降低整体系统成本。

　　传统的电源设计方法将继续在这些领域提供一些改进，但由于开发人员多年来一直专注于从这些系统中榨取更多内容，因此收益将受到限制。为了实现重大改进，需要新的方法。

　　碳化硅提供

　　碳化硅（SiC）是一种宽带隙半导体基材。它可以用作裸片基板，用于肖特基二极管和MOSFET等分立元件以及功率模块。

　　从历史上看，硅（Si）一直被用作大多数电子应用的半导体基础。然而，与SiC相比，Si是电源系统低效的基础。与Si相比，SiC具有许多优势。

　　其中包括：

　　与Si组件相比，基于SiC的组件具有更低的漏电流。这是因为电子-空穴对在SiC中的产生速度比在Si中慢，因此当开关关闭时，漏电流损耗较低。

　　SiC具有3电子伏（eV）的宽带隙，能够承受比Si大10倍以上的电压梯度而不会发生雪崩击穿。SiC的临界击穿强度增加，使组件能够在与Si相同的封装中承受更高的电压。正因为如此，与硅相比，MOSFET等基于SiC的元件可以在大约<>倍的阻断电压下产生。因此，可以可靠地制造出非常高电压、高功率的器件，设计人员可以在更小的裕量内工作，以提供更高的性能。这些器件可以非常靠近地放置在一起，从而实现更大的组件封装密度。

　　更高的导热性导致更有效的传热。此外，较低的导通电阻可降低导通损耗。

　　基于SiC的组件能够实现更高的开关频率。SiC的更高开关频率可实现>98.5%的峰值效率，使系统能够满足80 Plus钛标准。

　　受益于碳化硅的工业应用

　　凭借这些特性，基于SiC的组件使电源供应商设计人员能够达到新的效率水平。SiC的影响可以在许多工业应用中看到：

　　功率因数校正（PFC）

　　PFC是一种可以通过提高电源的功率因数来大幅减少功率浪费的技术。在没有PFC的情况下，电源以短而高幅度的脉冲吸收电流。使用PFC，可以平滑这些脉冲，以降低输入均方根（RMS）电流和视在输入功率。这有效地塑造了输入电流，以最大限度地提高电源实现的功率。

　　电动汽车充电

　　电动汽车需要高效和快速充电，以最大限度地减少车辆停机时间。与车载充电器（OBC）相比，快速充电站具有显着优势，充电时间为30分钟，而OBC的充电时间为>4小时。充电站更加灵活，因为它们支持热插拔电源转换模块，以最大限度地延长正常运行时间。充电站也可以以可扩展的方式设计，从而加快上市时间并降低研发成本。为了取得成功，充电站必须提供高效率、更高的功率密度、坚固性、可靠性和双向能量流，以实现智能电网。

　　基于SiC的充电器的开关速度提高了2-3倍，损耗降低了30%，所需组件减少了30%。从AC/DC转换器的框图中可以看出，使用基于SiC的元件可实现元件更少、尺寸更小、系统成本更低的设计，同时实现双向功率传输。

　　从此AC/DC转换器框图中可以看出，使用SiC元件可实现元件更少、尺寸更小、系统成本更低的设计，同时实现双向功率传输。

　　此外，SiC的更高效率和改进的热性能可实现更高的功率密度（通常增加65%）。这意味着每个充电站可以提供更多的电力，转化为更快的充电时间和每个充电站充电的更多车辆。目前，为更多车辆充电的能力通常比能够更快地充电更重要。这是因为电池技术落后于当今的供电能力，这种能力可以比安全充电更快地向电动汽车电池输送能量。