【应用】SiC MOSFET在光伏逆变器中替代IGBT单管做BOOST电路

时间： 2018-03-06 来源：世强作者：zyliuliu

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IGBT单管,电力电子功率器件,电力电子功率模块,LSIC1MO120E0080

光伏逆变器是光伏发电系统的核心部件，其实现的功能是将光伏电池产生的直流电转化为符合并网要求的交流电。目前，组串式光伏逆变器由于其组网形式灵活、发电效率高而逐渐成为光伏系统的主流应用。

组串式光伏逆变器由两部分组成：BOOST电路和逆变电路。其中BOOST电路实现的功能是在对光伏电池板的直流电升压的同时，完成MPPT（最大功率跟踪）功能。如图1所示为其拓扑电路：

图1：光伏逆变器拓扑电路

在常规的设计中，BOOST电路的功率器件通常选择IGBT单管和SiC二极管搭配使用。为满足最大1000VDC输入的光伏系统设计要求，我们需要使用1200V耐压的IGBT单管，其开关频率一般不超过20kHz。根据BOOST电路电感计算公式：

我们可以看到，电感感量与开关频率成反比。在其他条件不变的前提下，开关频率越高，所需的BOOST电感感量越小，从而可以减小电感体积，提高功率密度。但对于IGBT这种Si器件来讲，其开关频率受制于开关速度和拖尾电流等因素，如果开关频率过高的话，会导致开关损耗太大，发热量剧增而损坏。因此，要想进一步提高开关频率，需要选择开关速度快、损耗低的SiC MOSFET作为功率开关，下面我们就介绍LITTELFUSE推出的一款80mΩ/1200V的SiC MOS管，型号为：LSIC1MO120E0080。

LSIC1MO120E0080采用的是TO-247-3封装，在Tc≤100℃时，其额定电流可达25A。同时，其具有很高的开关速度，开通时间仅为10ns，关断时间16ns，栅极电荷Qg低至95nC，从而保证了这款SiC MOS管可以稳定运行在100kHz以上的开关频率，开关损耗小，具有很低的发热量。

表1所示为分别采用IGBT（开关频率20kHz）和SiC MOS管（开关频率100kHz），在5kW的BOOST电路中的电感参数：

表1：BOOST电感参数对比

图2所示为两款电感的外形尺寸对比：

图2：BOOST电感外形尺寸对比

由上述对比可以看到，在光伏逆变器BOOST电路采用Littelfuse的SiC MOS管替代IGBT单管后，开关频率可以从20kHz提高至100kHz以上，从而可以极大的降低BOOST电感的尺寸和重量，同时也能有效降低整机成本，提高功率密度。

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yuyu Lv8. 研究员 2018-09-04

学习了！
luosai Lv8. 研究员 2018-08-19

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型号- MKS4J022202D00MSSD,10-FZ12NMA080NS03-M260F,0505025.MX52LEP,TFLEX HD300,BGM111,C2M1000170D,EFR32MG13P732F512GM48-C,RBN75H125S1GP4-A0,10-FY12NMA160SH01-M820F18,KT05,PS9402,SGM6022,MLX91208,28R1101-000,28R0610-000,30-FT12NMA160SH-M669F28,PS9031,LSIC2SD120E30CC,30-FT12NMA200SH-M660F08,LXXXX 15.00/05/90 4.5SN GR,28R1476-100,92ML,LX 15.00/05/90 4.5SN GR BX,MKS4J033305D00KSSD,TPCM780,RC12-6-01LS,SMBJ18CA,28R1953-000,PS9531L3,SI86XX,28B0141-000,WDU50N,SGM6032,WGM110,R5F56514FDLJ,C4D30120D,WDU70N,RBN40H125S1GPQ-A0,C2M0080120D,V23990-P629-L43,SGM2019,LSIC1MO120E0080,SID11X2K,SI8261BCD-C-IS

WEIDMUELLER,LITTELFUSE,LAIRD,SILICON LABS,WIMA,RENESAS,VINCOTECH,STANDEX-MEDER,II-VI MARLOW,WOLFSPEED,PI,ROGERS,MELEXIS,SGMICRO - 优选器件方案 - V2.1

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ISABELLENHUETTE,WEIDMUELLER,LITTELFUSE,LAIRD,SILICON LABS,WIMA,CREE,NIPPON CHEMI-CON,MEIG,RENESAS,VINCOTECH,WOLFSPEED,ROGERS,MELEXIS,SGMICRO - 优选器件方案 - V1.2

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Littelfuse（力特）最专业最齐全的全球领先保护器件

描述- Littelfuse公司简介：全球领先的电路保护企业，提供广泛且尖端的电路保护产品及解决方案。公司成立于1927年，全球拥有7500员工，2014年全球销售额865亿美元，全球分布有35个联络处。公司产品涵盖消费电子产品、汽车、商用车辆和工业设备等多个领域，提供针对不同应用需求的解决方案。主要产品介绍：Littelfuse提供过流保护器件（保险丝、自恢复保险丝）、过压保护器件（瞬变抑制二极管、压敏电阻、气体放电管、SIDCtor保护晶闸管、聚合物ESD抑制器）、开关型晶闸管、LED保护器、簧片开关和磁簧传感器等。重点市场及主推型号介绍：涵盖消费/通信、工业汽车等多个市场，提供多种型号的产品以满足不同需求。例如，过流保护器件中的保险丝和自恢复保险丝，过压保护器件中的瞬变抑制二极管和压敏电阻等。

型号- 1.5SMC540CA,SMBJ,1812L,SMBJ8.5CA,5KP200A,SMBJ51A,SMBJ75A,SMBJ70CA,SG75,SL1411A600A,PLED 5 QFN,5KP40A,5KP64A,AC,1812L020PR,SMBJ40A,SMBJ17CA,SMBJ64A,1.5SMC200CA,1.5SMC36CA,5KP18CA,1.5SMC13CA,5KP51A,5KP75A,SMBJ160CA,0312005.MXP,0456040.DR,5KP8.5CA,K1500GRP,1812L110/33MR,SMBJ85A,SMBJ28CA,5KP160CA,CG3,K2200G,5KP78A,1.5SMC510A,60R110XU,5KP,5KP28CA,SMBJ300A,5KP30A,CG35.0,5KP54A,SMBJ150CA,MDCG-4,1206L012WR,1206L110WR,1.5SMC8.2CA,SMBJ16CA,1812L150/12DR,5KP70CA,5KP17CA,CG35.0LTR,5KP180CA,CG32.0,K1100GRP,5KP60A,1.5SMC7.5CA,SMBJ170CA,1.5SMC27CA,SMBJ400A,K1200E70,1.5SMC91CA,SMBJ60A,SMBJ15CA,1.5SMC180CA,1.5SMC400A,5KP16CA,1.5SMC15CA,1.5SMC9.1CA,1.5SMC6.8CA,SL1411A800A,SMBJ26CA,SMBJ400CA,1.5SMC300A,60R050X,60R,5KP26CA,SMBJ90CA,1.5SMC300CA,SL1411A800,1.5SMC530CA,60R010XU,SMBJ70A,SMBJ14CA,1.5SMC530A,5KP170CA,60R075X,60R160X,5KP15CA,5KP85A,1.5SMC16CA,1.5SMC39CA,SM24CANA-02HTG,60R090XPR,1.5SMC82CA,SMBJ48CA,60R300X,1.5SMC200A,5KP12A,5KP36A,5KP24A,5KP48A,1.5SMC36A,1.5SMC24A,1.5SMC12A,0452002.,5KP48CA,5KP200CA,1.5SMC510CA,K2200SRP,SMBJ130CA,SM24CANA,5KP6.5CA,5KP90CA,1.5SMC11A,SMBJ13CA,1.5SMC540A,5KP190CA,SMBJ36CA,5KP11A,1.5SMC47A,0456030.ER,1812L075/33DR,5KP14CA,SL1411A,048502.5,SMBJ24CA,1.5SMC440A,1812L050PR,5KP14A,1.5SMC170CA,5KP26A,CG31.5LTR,CG31.5,5KP24CA,SMBJ90A,SMBJ12CA,1.5SMC400CA,1.5SMC550A,SMBJ58CA,5KP13A,SMBJ188CA,1.5SMC13A,SMBJ350CA,0452001.,1.5SMC18CA,5KP8.0CA,5KP13CA,5KP36CA,AC120,SMBJ5.0A,1.5SMC220A,1812L150/24,0312.062MXP,048502.5DR,K2400G,SMBJ180A,1.5SMC16A,312,SL1411A470A,1.5SMC150CA,5KP20A,1206L035YR,045803.5,1206L050/15YR,5KP100CA,SMBJ11CA,1.5SMC100A,V05E17P,SL1411A090,5KP7.5CA,1.5SMC39A,1.5SMC27A,1.5SMC15A,5KP190A,K1500SRP,5KP210CA,K1500E70,0452007.,5KP12CA,5KP58CA,5KP43A,1.5SMC62CA,SMBJ22CA,SMBJ45CA,CG32.0LTR,452,5KP22A,1.5SMC18A,5KP58A,SMBJ170A,SMBJ10CA,456,458,LV ULTRAMOV,K1500,1206L150PR,60R090X,5KP22CA,5KP45CA,5KP10A,K1200G,5KP5.0A,CG31.01,1812L200DR,SMBJ6.0A,1.5SMC110A,SMBJ33CA,SMBJ250CA,5KP45A,1206L150THWR,5KP33A,5KP9.0CA,5KP180A,5KP11CA,SL1411A350A,1.5SMC160CA,0452005.,SMBJ5.0CA,5KP6.0A,60R110XMR,SMBJ220CA,1.5SMC250CA,1.5SMC480CA,5KP110CA,60R075XPR,045602.5,SMBJ160A,0456030.,1812L200THPR,5KP6.0CA,1.5SMC51CA,K2200GRP,1.5SMC120A,1.5SMC75A,SMBJ78CA,1.5SMC51A,SG300,1.5SMC350A,60R110X,5KP10CA,SMBJ43CA,5KP170A,SMBJ20CA,1.5SMC9.1A,1812L110,5KP33CA,0458007.DR,SMBJ7.0A,1.5SMC30A,1.5SMC480A,1.5SMC,1206L160ZR,1.5SMC250A,TMOV25SP115E,5KP20CA,5KP43CA,SMBJ54CA,SG,SMBJ18A,1812L075/24DR,5KP220CA,1812L010DR,0456040.,1206L200,SMBJ150A,1206L050YR,1.5SMC75CA,60R160XF,0458007.,0452007.MRL,SMBJ6.0CA,1.5SMC130A,5KP160A,K2000F1,SMBJ100CA,1.5SMC7.5A,1.5SMC8.2A,1812L050/30PR,1.5SMC6.8A,5KP78CA,0452001.MRL,0456020.ER,1.5SMC20A,SMBJ6.5A,5KP7.0CA,5KP16A,SMBJ16A,SMBJ30CA,1.5SMC68A,5KP28A,SMBJ28A,1.5SMC56A,5KP6.5A,1812L200,SMBJ188A,K1200,5KP7.0A,SMBJ8.0A,1.5SMC30CA,1.5SMC43A,5KP150A,SMBJ440CA,5KP54CA,SMBJ64CA,60R300XF,5KP15A,K2400,SMBJ17A,1812L300MR,1.5SMC350CA,1206L110,SMBJ250A,SMBJ120CA,1.5SMC43CA,5KP8.0A,1.5SMC20CA,1.5SMC22A,1.5SMC10A,5KP250A,5KP64CA,SMBJ14A,SMBJ75CA,SMBJ26A,5KP18A,1812L300,0456020.,SMBJ110CA,0458001.,SMBJ7.0CA,K1100,SMBJ130A,1.5SMC130CA,0312002.MXP,SL1411A470,SL1411A350,1206L016,SMBJ7.5A,1.5SMC33A,5KP120CA,1.5SMC150A,SMBJ40CA,5KP30CA,SMBJ15A,5KP17A,1206L012,1206L075/13.2WR,K1500G,SMBJ9.0A,045803.5DR,0312035.MXP,SMBJ12A,SMBJ51CA,60R185X,5KP40CA,SMBJ36A,SMBJ24A,SMBJ48A,0452002.MRL,MDSR-10,SMBJ350A,1.5SMC110CA,SMBJ120A,1.5SMC91A,TMOV25S,SMBJ6.5CA,60R030XU,5KP130A,0312002.,1.5SMC160A,5KP75CA,1206L150,SMBJ13A,SMBJ85CA,K2200,1206L035,5KP7.5A,0456025.,1812L075,5KP250CA,SMBJ8.0CA,K2400SRP,1.5SMC22CA,SMBJ8.5A,0452005.MRL,5KP130CA,1.5SMC82A,60R030X,1206L160,SMBJ22A,60R250XF,5KP85CA,SMBJ58A,K2400E70,5KP70A,SMBJ110A,5KP8.5A,1.5SMC68CA,SL1411A600,SMBJ300CA,1.5SMC170A,1.5SMC33CA,1.5SMC10CA,1206L075THYR,5KP9.0A,5KP120A,1206L016WR,SMBJ10A,1206L050,1812L050,0456025.ER,5KP51CA,SMBJ11A,0312005.,SMBJ220A,SMBJ180CA,1.5SMC56CA,1.5SMC120CA,KXXXZY,1206L,K2000E70RP3,SMBJ43A,5KP220A,SMBJ7.5CA,1.5SMC440CA,60R250X,0458001.DR,SMBJ100A,1.5SMC550CA,1.5SMC180A,1.5SMC11CA,5KP5.0CA,5KP110A,SMBJ20A,5KP150CA,SMBJ45A,SMBJ33A,K2000,SMBJ9.0CA,1206L200PR,SMBJ60CA,0458001.DRA,1.5SMC100CA,1206L075,1812L150,SMBJ440A,5KP90A,0312035.,1.5SMC62A,SMBJ200CA,5KP210A,SM24CANA-02,SMBJ78A,60R010X,5KP60CA,60R050XPR,1.5SMC47CA,1.5SMC24CA,1812L020,60R185XF,SL1411A090C,0312.062,SMBJ30A,SMBJ18CA,1.5SMC220CA,5KP100A,SMBJ54A,0312.187,1812L110/16DR,SMBJ200A,1.5SMC12CA,1812L010

2016年01月01日 - LITTELFUSE - 培训文档-商品应用及供应商介绍代理服务技术支持批量订货

【选型】如何为1500V光伏逆变器选择合适的IGBT功率模块？

Vincotech针对1500V电压等级的光伏逆变器，推出了高集成度的对称式BOOST模块（10-FY09S2A065ME-L869L08）和NPC模块（10-F124NIx150SH0-LGx8F98）。既可以实现较高的开关频率，同时又能有效的降低损耗、提高效率，减小整机的体积。

2018-02-14 - 器件选型代理服务技术支持批量订货

【选型】ROHM 1200V/40A IGBT单管可替换富士FGW40N120W助力10kW光伏储能逆变器

本文推荐一款罗姆的1200V、40A的IGBT单管RGS80TSX2用于10kW光伏储能逆变器，该单管不仅可以pin to pin替换业界主流型号FGW40N120W，而且性能更优。

2020-12-28 - 器件选型代理服务技术支持批量订货

【技术大神】手把手教你如何设计光伏逆变器

光伏发电设备逐渐向高频化、微型化、高效化发展，致力于达到光伏逆变器的高频、高效、高功率密度。笔者曾经用vincotech的10-FZ07BIA030SM01-P894E68集成模块作为主电路模块，设计过一款光伏逆变器。本文将叙述一下逆变器的选型设计过程

2016-09-19 - 设计经验代理服务技术支持批量订货

Littelfuse（力特） Qxx30xHx & Qxx35xx & Qxx35xHx Series数据手册

描述- 本资料介绍了T eccor品牌的35安培标准型和30/35安培高断流型Triac系列产品。这些器件适用于交流开关和相位控制应用，如电机速度和温度调节控制、照明控制和静态继电器。产品具有玻璃钝化封装、隔离电压高达2500Vrms、浪涌能力达350A等特点。

型号- Q4030N5,Q4030NH5,Q4030PH5,Q4030RH5,Q4035P5,QXX35P5,Q4035L5,Q6035LH5,Q6035NH5,Q6035PH5,Q6035RH5,Q4030R5,QXX30LH5,Q4030LH5,QXX35XX,Q6035P5,Q8035R5,Q8030L5,Q6035L5,Q8030P5,Q6030R5,Q8030RH5,Q6030N5,Q8035N5,Q8030LH5,QXX35NH5TP,Q8030PH5,Q4035NH5TP,Q8030NH5,Q4030L5,Q8035LH5,Q4035R5,Q4035N5,Q6030RH5,Q6030PH5,QXX35XHX,Q6030LH5,Q6030NH5,Q8035RH5,Q8035NH5,Q4030P5,Q4035RH5,Q8030N5,Q6035R5,Q6030L5,QXX30XHX,Q8030R5,Q6035N5,QXX35NH5,Q8035L5,Q6035NH5RP,QXX30LH5TP,QXX35RH5,Q6030P5,QXX35RH5TP,Q4035LH5,Q4035PH5,QXX35NH5RP,Q4035NH5

2010年11月01日 - LITTELFUSE - 数据手册代理服务技术支持批量订货