基半第二代SiC碳化硅MOSFET在OBC中的應用

車載充電機（On-Board Charger，簡稱為OBC）的基本功能是：電網(wǎng)電壓經(jīng)由地面交流充電樁、交流充電口，連接至車載充電機，給車載動力電池進行慢速充電。

基半第二代SiC碳化硅MOSFET功率器件具有高頻高效的特點，在OBC上使用碳化硅功率器件對于提升OBC的效率和功率密度有較大幫助。

OBC車載充電機一般為兩級電路，前級為PFC（Power Factor Correction）級，即功率因數(shù)校正環(huán)節(jié)，實現(xiàn)電網(wǎng)交流電壓變?yōu)橹绷麟妷海冶ＷC輸入交流電流與輸入交流電壓同相位，根據(jù)實際設計功率需求的不同，可采用多級Boost電路并聯(lián)進行擴容；后級為DC/DC級，實現(xiàn)PFC級輸出直流電壓變?yōu)樗璩潆婋妷海瑢崿F(xiàn)恒流/恒壓充電功能，并保證交流高壓側(cè)與直流高壓側(cè)的電氣絕緣，同樣地，根據(jù)實際設計功率需求的不同，可采用多級DC/DC電路并聯(lián)進行擴容。另外，比較常見的DC/DC級電路拓撲有移相全橋和LLC兩種。雙向OBC在先天上就可以實現(xiàn)比單向設計更高的效率。單向DC/DC模塊采用 PFC 二極管，而單向 LLC 諧振轉(zhuǎn)換器可通過二極管橋完成輸出整流。單相雙向 OBC 的典型框架 — 全橋整流器被低損耗基半第二代SiC碳化硅MOSFET B2M040120R所取代，從而消除整流二極管正向壓降造成的損耗。這反過來可以降低功耗，從而簡化熱管理要求。基半第二代SiC碳化硅MOSFET B2M040120R器件的綜合性能可減少所需元件的數(shù)量，從而降低電路元件成本以滿足支持各種功率器件功能的要求。

LLC，移相全橋等應用實現(xiàn)ZVS主要和Coss、關斷速度和體二極管壓降等參數(shù)有關。Coss決定所需諧振電感儲能的大小，值越大越難實現(xiàn)ZVS；更快的關斷速度可以減少對儲能電感能量的消耗，影響體二極管的續(xù)流維持時間或者開關兩端電壓能達到的最低值；因為續(xù)流期間的主要損耗為體二極管的導通損耗.在這些參數(shù)方面，B2M第二代碳化硅MOSFET跟競品比，B2M第二代碳化硅MOSFET的Coss更小，需要的死區(qū)時間初始電流小；B2M第二代碳化硅MOSFET抗側(cè)向電流觸發(fā)寄生BJT的能力會強一些。B2M第二代碳化硅MOSFET體二極管的Vf和trr 比競品有較多優(yōu)勢，能減少LLC里面Q2的硬關斷的風險。綜合來看，比起競品，LLC，移相全橋應用中B2M第二代碳化硅MOSFET表現(xiàn)會更好.

專業(yè)分銷基半全碳化硅MOSFET模塊，Easy封裝全碳化硅MOSFET模塊，62mm封裝全碳化硅MOSFET模塊，F(xiàn)ull SiC Module，SiC MOSFET模塊適用于超級充電樁，V2G充電樁，高壓柔性直流輸電智能電網(wǎng)(HVDC)，空調(diào)熱泵驅(qū)動，機車輔助電源，儲能變流器PCS,光伏逆變器,超高頻逆變焊機，超高頻伺服驅(qū)動器，高速電機變頻器等，光伏逆變器專用直流升壓模塊BOOST Module，儲能PCS變流器ANPC三電平碳化硅MOSFET模塊，光儲碳化硅MOSFET。專業(yè)分銷基半SiC碳化硅MOSFET模塊及分立器件，全力支持中國電力電子工業(yè)發(fā)展！

碳化硅MOSFET具有優(yōu)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(tǒng)中應用碳化硅MOSFET器件替代傳統(tǒng)硅IGBT器件，可提高功率回路開關頻率，提升系統(tǒng)效率及功率密度，降低系統(tǒng)綜合成本。

基半第二代碳化硅MOSFET系列新品基于6英寸晶圓平臺進行開發(fā)，比上一代產(chǎn)品在比導通電阻、開關損耗以及可靠性等方面表現(xiàn)更為出色。在原有TO-247-3、TO-247-4封裝的產(chǎn)品基礎上，基半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。

基半第二代碳化硅MOSFET亮點

更低比導通電阻：第二代碳化硅MOSFET通過綜合優(yōu)化芯片設計方案，比導通電阻降低約40%，產(chǎn)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(chǎn)品可靠性表現(xiàn)出色。

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

碳化硅 (SiC) MOSFET出色的材料特性使得能夠設計快速開關單極興器件，替代升級雙極性 IGBT  （絕緣柵雙極晶體管）開關。碳化硅 (SiC) MOSFET替代IGBT可以得到更高的效率、更高的開關頻率、更少的散熱和節(jié)省空間——這些好處反過來也降低了總體系統(tǒng)成本。SiC-MOSFET的Vd-Id特性的導通電阻特性呈線性變化，在低電流時SiC-MOSFET比IGBT具有優(yōu)勢。

與IGBT相比，SiC-MOSFET的開關損耗可以大幅降低。采用硅 IGBT 的電力電子裝置有時不得不使用三電平拓撲來優(yōu)化效率。當改用碳化硅 (SiC) MOSFET時，可以使用簡單的兩級拓撲。因此所需的功率元件數(shù)量實際上減少了一半。這不僅可以降低成本，還可以減少可能發(fā)生故障的組件數(shù)量。SiC MOSFET 不斷改進，并越來越多地加速替代以 Si IGBT 為主的應用。 SiC MOSFET 幾乎可用于目前使用 Si IGBT 的任何需要更高效率和更高工作頻率的應用。這些應用范圍廣泛，從太陽能和風能逆變器和電機驅(qū)動到感應加熱系統(tǒng)和高壓 DC/DC 轉(zhuǎn)換器。

隨著自動化制造、電動汽車、先進建筑系統(tǒng)和智能電器等行業(yè)的發(fā)展，對增強這些機電設備的控制、效率和功能的需求也在增長。碳化硅 MOSFET (SiC MOSFET) 的突破重新定義了歷史上使用硅 IGBT (Si IGBT) 進行功率逆變的電動機的功能。這項創(chuàng)新擴展了幾乎每個行業(yè)的電機驅(qū)動應用的能力。Si IGBT 因其高電流處理能力、快速開關速度和低成本而歷來用于直流至交流電機驅(qū)動應用。最重要的是，Si IGBT 具有高額定電壓、低電壓降、低電導損耗和熱阻抗，使其成為制造系統(tǒng)等高功率電機驅(qū)動應用的明顯選擇。然而，Si IGBT 的一個顯著缺點是它們非常容易受到熱失控的影響。當器件溫度不受控制地升高時，就會發(fā)生熱失控，導致器件發(fā)生故障并最終失效。在高電流、電壓和工作條件常見的電機驅(qū)動應用中，例如電動汽車或制造業(yè)，熱失控可能是一個重大的設計風險。

電力電子轉(zhuǎn)換器提高開關頻率一直是研發(fā)索所追求的方向，因為相關組件（特別是磁性元件）可以更小，從而產(chǎn)生小型化優(yōu)勢并節(jié)省成本。然而，所有器件的開關損耗都與頻率成正比。IGBT 由于“拖尾電流”以及較高的門極電容的充電/放電造成的功率損耗，IGBT 很少在 20KHz 以上運行。SiC MOSFET在更快的開關速度和更低的功率損耗方面提供了巨大的優(yōu)勢。IGBT 經(jīng)過多年的高度改進，使得實現(xiàn)性能顯著改進變得越來越具有挑戰(zhàn)性。例如，很難降低總體功率損耗，因為在傳統(tǒng)的 IGBT 設計中，降低傳導損耗通常會導致開關損耗增加。

作為應對這一設計挑戰(zhàn)的解決方案，SiC MOSFET 具有更強的抗熱失控能力。碳化硅 的導熱性更好，可以實現(xiàn)更好的設備級散熱和穩(wěn)定的工作溫度。SiC MOSFET 更適合較溫暖的環(huán)境條件空間，例如汽車和工業(yè)應用。此外，鑒于其導熱性，SiC MOSFET 可以消除對額外冷卻系統(tǒng)的需求，從而有可能減小總體系統(tǒng)尺寸并降低系統(tǒng)成本。

由于 SiC MOSFET 的工作開關頻率比 Si IGBT 高得多，因此它們非常適合需要精確電機控制的應用。高開關頻率在自動化制造中至關重要，高精度伺服電機用于工具臂控制、精密焊接和精確物體放置。此外，與 Si IGBT 電機驅(qū)動器系統(tǒng)相比，SiC MOSFET 的一個顯著優(yōu)勢是它們能夠嵌入電機組件中，電機控制器和逆變器嵌入與電機相同的外殼內(nèi)。使用SiC MOSFET 作為變頻器或者伺服驅(qū)動功率開關器件的另一個優(yōu)點是，由于 MOSFET 的線性損耗與負載電流的關系，它可以在所有功率級別保持效率曲線“平坦”。SiC MOSFET變頻伺服驅(qū)動器的柵極電阻的選擇是為了首先避免使用外部輸出濾波器，以保護電機免受高 dv/dt 的影響（只有電機電纜長度才會衰減 dv/dt）。 SiC MOSFET變頻伺服驅(qū)動器相較于IGBT變頻伺服驅(qū)動器在高開關頻率下的巨大效率優(yōu)越性.

盡管 SiC MOSFET 本身成本較高，但某些應用可能會看到整個電機驅(qū)動器系統(tǒng)的價格下降（通過減少布線、無源元件、熱管理等），并且與 Si IGBT 系統(tǒng)相比總體上可能更便宜。這種成本節(jié)省可能需要在兩個應用系統(tǒng)之間進行復雜的設計和成本研究分析，但可能會提高效率并節(jié)省成本。基于 SiC 的逆變器使電壓高達 800 V 的電氣系統(tǒng)能夠顯著延長電動汽車續(xù)航里程并將充電時間縮短一半。

碳化硅 (SiC) MOSFET功率半導體技術代表了電力電子領域的根本性變革。SiC MOSFET 的價格比 Si MOSFET 或 Si IGBT 貴。然而，在評估碳化硅 (SiC) MOSFET提供的整體電力電子系統(tǒng)價值時，需要考慮整個電力電子系統(tǒng)和節(jié)能潛力。需要仔細考慮以下電力電子系統(tǒng)節(jié)省： 第一降低無源元件成本，無源功率元件的成本在總體BOM成本中占主導地位。提高開關頻率提供了一種減小這些器件的尺寸和成本的方法。 第二降低散熱要求，使用碳化硅 (SiC) MOSFET可顯著降低散熱器溫度高達 50%，從而縮小散熱器尺寸和/或消除風扇，從而降低設備生命周期內(nèi)的能源成本。 通常的誘惑是在計算價值主張時僅考慮系統(tǒng)的組件和制造成本。在考慮碳化硅 (SiC) MOSFET的在電力電子系統(tǒng)里的價值時，考慮節(jié)能非常重要。在電力電子設備的整個生命周期內(nèi)節(jié)省能源成本是碳化硅 (SiC) MOSFET價值主張的一個重要部分。