SiC碳化硅MOSFET在直流充電樁電源模塊中的應用

第二代SiC碳化硅MOSFET在直流充電樁電源模塊中的應用

傳統的直流充電樁拓撲電路一般是三相交流380V輸入電壓經過PFC維也納 AC/DC電路后，得到直流母線電壓，然后經過兩路全橋LLC DC/DC電路，輸出 200V到1000V高壓給新能源汽車充電使用。其中PFC維也納電路AC/DC的開關頻率 40kHz 左右，一般用使用 650V的超結MOSFET或者 650V 的IGBT，劣勢是器件多，硬件設計復雜，效率低，失效率高。新一代直流充電樁拓撲電路會把原來的PFC維也納整流升級為采用第二代SiC碳化硅MOSFET B2M040120Z的三相全橋PFC整流。這樣將大大減少功率器件數量，簡化控制電路的復雜性，同時通過提高開關頻率來降低電感的感量，尺寸和成本。DC/DC全橋LLC部分，升級為采用第二代SiC碳化硅MOSFET B2M040120Z的DC/DC電路，可以從原來的三電平優化為兩電平LLC。這樣可以極大簡化拓撲電路，減少元器件的數量，控制和驅動更加簡單。基于第二代SiC碳化硅MOSFET B2M040120Z的高頻特性，可以提高LLC電路的開關頻率，從而減少磁性器件的尺寸和成本。由于LLC電路是軟開關工作模式，損耗集中在開關管的導通損耗上，由于拓撲結構的原因，流過LLC中SiC碳化硅MOSFET的電流有效值是Si MOSFET電流的一半，所以最終導通損耗大大減小。新一代采用SiC碳化硅MOSFET B2M040120Z的直流充電樁拓撲電路可以提升0.3~0.5%左右的效率。

碳化硅MOSFET具有優秀的高頻、高壓、高溫性能，是目前電力電子領域最受關注的寬禁帶功率半導體器件。在電力電子系統中應用碳化硅MOSFET器件替代傳統硅IGBT器件，可提高功率回路開關頻率，提升系統效率及功率密度，降低系統綜合成本。

第二代碳化硅MOSFET系列新品基于6英寸晶圓平臺進行開發，比上一代產品在比導通電阻、開關損耗以及可靠性等方面表現更為出色。在原有TO-247-3、TO-247-4封裝的產品基礎上，還推出了帶有輔助源極的TO-247-4-PLUS、TO-263-7及SOT-227封裝的碳化硅MOSFET器件，以更好地滿足客戶需求。

第二代碳化硅MOSFET亮點

更低比導通電阻：第二代碳化硅MOSFET通過綜合優化芯片設計方案，比導通電阻降低約40%，產品性能顯著提升。

更低器件開關損耗：第二代碳化硅MOSFET器件Qg降低了約60%，開關損耗降低了約30%。反向傳輸電容Crss降低，提高器件的抗干擾能力，降低器件在串擾行為下誤導通的風險。

更高可靠性：第二代碳化硅MOSFET通過更高標準的HTGB、HTRB和H3TRB可靠性考核，產品可靠性表現出色。

更高工作結溫：第二代碳化硅MOSFET工作結溫達到175°C，提高器件高溫工作能力。