【选型】实例验证！看SiC MOSFET如何大幅提升PFC系统性能！

时间： 2016-03-28 来源：Cree（世强翻译）

功率因素校正（PFC）变换器是电源系统中重要的组成部分。受限于传统Si器件这一瓶颈，目前PFC系统中还存在效率低、开关损耗大、散热器体积大、开关管和二极管电压、电流的开关应力大等一系列问题。为了解决上述问题，可以将PFC变换器中传统的Si开关管和二极管，采用SiC功率器件代替，本文以50KW升压变换器为例（光伏逆变器中的PFC)，通过实际应用情况进行分析，对比了两者对PFC系统中关键参数的影响，验证了在PFC变换器中使用SiC功率器件对系统体积、成本、效率等方面性能的提升，解决了传统Si功率器件在PFC系统中的不足。

SiC 材料功率器件对PFC系统关键参数影响的验证实验

50kw四路交错式升压变换器特点：

1、每相两个管子并联，

2、四相交错式升压变换全部采用SiC器件

3、输入电压范围：400V-600VAC

4、输出电压：800VDC

5、输出功率：50KW(12.5KW per channel)

6、前置控制器

7、两个独立的MPPT通

50KW交错式升压变换器的拓扑结构图

图1:50KW交错式升压变换器的拓扑结构图

50kw DC-DC变换器主要电气参数：

参数	单位	数字
最大输出功率	KW	50
直流输入电压	VDC	400-600
Efficiency效率	%	97.8-99.14
开关频率	KHZ	75
工作温度	℃	-25-35
存储温度	℃	-35-85
隔离电压	KV	TBD

备注：以上仅限于评估板评估测试。

50kw DC-DC变换器评估板示意图：

50KW交错式升压变换器的实物图示

图2：50KW交错式升压变换器的实物图示

50KW交错式升压变换器在输出800V的情况下效率曲线如下：

50KW交错式升压变换器试验效率曲线图

图3:50KW交错式升压变换器试验效率曲线图

备注：SiC-MOSFET的门极开通电阻15欧，关断电阻5欧，环境温度25℃，风冷条件下测试

通过对50KW的DC-DC 升压变换器（PFC)在光伏应用中的实验结果分析，可以看出 SIC-MOSFET和DIODE在PFC应用中的优势，大大提升了原来的工作频率、同时产品的体积变小、重量减轻。

SIC 技术引领的新一代材料革命

1987年至今，Cree通过不懈的努力，完成了 SiC产品生产线的建立，现今市面上90%以上的SiC晶片都由其制造，相较于传统的Si材料，SiC功率半导体优于硅功率半导体的三个关键特性如下：

1、宽禁带：耐压能力是Si的10倍

2、高导热系数：功率密度至少提高3倍

3、高可靠性：相较Si器件提高10倍

SIC晶元技术与Si和GaAs晶元技术特性对比示意图

图4：SIC晶元技术与Si和GaAs晶元技术特性对比示意图

碳化硅MOSFET相较于硅功率半导体的关键优势在于：

1、低导通损耗

2、低开关损耗

3、有助于高频

4、相较于IGBT，无拖尾电流

SIC-MOS与IGBT的开关波形图（损耗）

图5：SIC-MOS与IGBT的开关波形图（损耗）

目前SIC技术正在新能源、充电桩、车载DC-DC等应用领域方兴未艾，变革，想要回去更多SIC技术及产品的引领着这些领域的技术信息请联系Cree 的授权代理商世强。

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plhust Lv7. 资深专家 2020-08-25

nice
vv Lv4. 资深工程师 2019-01-24

学习一下
北极风 Lv7. 资深专家 2019-01-24

学习
用户ww Lv7. 资深专家 2019-01-23

好东西
不行街 Lv8. 研究员 2019-01-20

学习了

文宣 Lv7. 资深专家 2019-01-18

学习了
用户95404288 Lv8. 研究员 2019-01-11

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tn619 Lv8. 研究员 2019-01-10

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孙梦 Lv7. 资深专家 2019-01-09

学习
aran Lv7. 资深专家 2019-01-08

学习了，很实用的资料！

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