当前的消费者对于续航里程、充电时间和性价比等问题越来越关注，为了加快电动汽车(EV)的采用，全球的汽车制造商都迫切需要增加电池容量、缩短充电时间，同时确保汽车尺寸、重量和器件成本保持不变。
电动汽车车载充电器(OBC)正经历着飞速的发展，它使消费者可以在家中、公共充电桩或商业网点使用交流电源直接为电池充电。为了提高充电速度，OBC功率水平已从3.6kW增加到了22kW，但与此同时，OBC必须安装在现有机械外壳内并且必须始终随车携带，以免影响行驶里程。OBC功率密度最终将从现在的低于2kW/L增加到高于4kW/L。
开关频率的影响
OBC本质上是一个开关模式的电源转换器。它主要由变压器、电感器、滤波器和电容器等无源器件以及散热器组成，这些器件构成了其重量和尺寸的大部分。增加开关频率需要缩小无源器件尺寸。但是，较高的开关频率会在功率金属氧化物半导体(MOSFET)和绝缘栅双极晶体管等开关元件中造成较高的功耗。
缩小尺寸需要进一步降低功率损耗才能保持器件温度不变，因为缩小尺寸后散热面积随之减小。需要同时增加开关频率和效率才能形成这种更高的功率密度。这带来了巨大的设计难题，而硅基电源器件很难解决这一难题。
增加开关速度（器件端子之间电压和电流的变化速度）将从根本上减少开关能量损耗。这一过程必不可少，否则实际的最大频率将受到限制。在端子之间具有较低寄生电容（在低电感电路布线中精心设计）的电源器件便可以顺利实现此目的。
优于硅器件的性能
使用宽带隙半导体，例如氮化镓(GaN)和碳化硅(SiC)构建的电源器件具有独特的物理特性，可显著降低电容，同时确保同等的导通电阻和击穿电压。更高的击穿临界电场（GaN比硅高10倍）和更高的电子迁移率（GaN比硅高33%）可有效实现更低的导通电阻和更低的电容。这样一来，GaN和SiCFET与硅相比本身就可以在更高的开关速度下工作，并且损耗更低。
GaN的优势尤其明显
●GaN的低栅极电容可在硬开关期间实现更快的导通和关断，从而减少了交叉功率损耗。GaN的栅极电荷品质因数为1nC-Ω。
●GaN的低输出电容可在软开关期间实现快速的漏源转换，在低负载（磁化）电流下尤其如此。例如，典型GaNFET的输出电荷品质因数为5nC-Ω，而硅器件为25nC-Ω。借助这些器件，设计人员可以使用较小的死区时间和低磁化电流，而它们对于增加频率和减少循环功率损耗必不可少。
●与硅和SiC电源MOSFET不同，GaN晶体管结构中本身没有体二极管，因此没有反向恢复损耗。这使得图腾柱无桥功率因数校正等新型高效架构可以在数千瓦时变得可行，这在以前使用硅器件时是无法实现的。
所有这些优点使设计人员能够使用GaN在更高的开关频率下实现高效率，如图1所示。额定电压为650V的GaNFET可支持最高10kW的应用，例如服务器交流/直流电源、电动汽车高压直流/直流转换器和OBC（并联堆叠可达到22kW）。SiC器件最高可提供1.2kV的电压，并具有高载流能力，非常适合用于电动汽车牵引逆变器和大型三相电网逆变器。
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