【经验】大功率蓄电池充电机中的SIC MOSFET如何选型?

2018-06-20 世强
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笔者在大功率蓄电池充电机项目,做拓扑结构设计中涉及到SIC MOSFET的选型设计。大功率充电机项目如图1所示:使用SIC MOSFET作为功率器件,兼具低损耗特性与高开关频率,使得充电机实现节能、小型、轻量化设计,功率密度更高。

图1:大功率充电机功率转换结构图


WOLFSPEED(原CREE POWER独立更名)成立于1987年,在电源转换和无线通信设备市场中处于领导地位。在产品技术上,Wolfspeed拥有无可匹敌的雄厚技术基础,是SiC市场的领头羊,能够提供业界一流的功率产品和专用的SiC材料供应。

图2:Wolfspeed的SIC MOSFET型号示意图


如图2所示,由于Wolfspeed的SIC MOSFET型号很多,因此如何选择一款合适自己项目使用的SIC MOSFET也是困扰设计工程师的一大难题。笔者此前负责的多个项目中,为了实现开关电源和充电机的功率转换,选用了几款的SIC MOSFET积累了一定的选型和应用经验,借此分享给大家,希望对在一般选型应用中提供一些帮助。


SIC MOSFET的关键参数主要有以下几点:

1)VDS电压选择

VDS电压是栅极短接情况下,源基和漏基之间所能加到的最大电压。由于功率开关器件开通和关断时会有尖峰电压的产生,因此选择VDS额定电压时应考虑裕量,一般选择大于母线电压的1.5倍左右,笔者项目中充电机的输入母线电压最大为900V,因此选择Wolfspeed的1700V的SIC MOSFET作为功率器件。


2)ID电流选择

ID电流代表了SIC MOSFET在持续开通条件下的持续电流,反映了功率器件的功率大小。笔者所选用拓扑结构要求工作30KW,因此功率器件的额定工作电流应大于40A,考虑到温升降额以及功率裕量,选择Wolfspeed的SIC MOSFET型号为C2M0045170D作为拓扑结构的功率器件。


C2M0045170D在环境温度25℃下的额定工作电流为72A,温升到100℃环境温度下,仍可达到48A的工作电流,满足设计要求,如图3所示。


图3:C2M0045170D的ID与温度变化曲线


3)工作温度范围选择

SIC MOSFET的工作温度越宽,代表器件越能承受热损坏,工作性能越好。由于充电机的环境条件比较恶劣,要求环境温度在-25℃到85℃下仍能长期稳定运行,C2M0045170D在环境工作温度范围是-40℃到150℃,完全满足实际工作温度要求,可保证功率器件的长期稳定运行。


4)最大导通阻抗和功率损耗

SIC MOSFET的最大导通损耗和功率损耗代表了功率器件的功率损失以及发热程度,一般导通电阻越小,功率损耗越小越好,这样可选择更小的散热器。C2M0045170D的导通电阻RDS最大70mΩ,可见这款SIC MOSFET导通阻抗小,功率损耗小,可选择适当的散热器散热,节省成本。


图4:C2M0045170D的驱动试验拓扑结构


笔者在充电机项目中选用Wolfspeed的SIC MOSFET的C2M0045170D作为功率器件,使用SiC MOS可以显著的提高系统的开通频率,降低功率损耗,减少冷却要求,提高了系统的工作效率。

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  • 刚刚好 Lv3. 高级工程师 2018-11-13
    可以的
  • lhbixd1995 Lv7. 资深专家 2018-11-11
    不错不错
  • Betterme Lv4. 资深工程师 2018-11-10
    Mark
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有没有大功率的碳化硅MOSFET推荐

世强代理的碳化硅有wolfspeed、Littelfuse和ROHM,均有大功率产品,可以通过下述网址选型:SIC 功率器件选型指南 Littelfuse全新短交期、低成本SiC MOSFET,专为高品质高频应用SiC Power Device 功率元器件

技术问答    发布时间 : 2018-12-03

【应用】高速开关电源的最佳搭档 SI8271,驱动能力达4A,输入输出最大延时仅60ns

高速开关电源可以降低变压器的尺寸,减小滤波电容和储能电感,提高输出功率,使电源小型化,提高电源效率。高速开关电源的关键是提高开关管的开关速度,通常需要作为开关管的MOSFET的结电容足够小,目前SIC MOSFET可以做到高耐压,高开关特性,但要实现这个特性,必须有高速大电流驱动电路,SILICON LABS的SI8271是最佳搭档,其驱动能力达4A,输入输出最大延时仅60ns,死区时间可编程。

应用方案    发布时间 : 2019-05-25

【产品】SiC MOSFET半桥模块用于开关电源,系统效率能达到99%

最大电压为1200V,最小内阻为5m欧的半桥模块Cree的CAS300M12B2是近年来快速发展起来半导体材料之一,具有广阔的市场应用前景。

新产品    发布时间 : 2016-07-26

澜芯半导体(LXP)MOSFET和IGBT选型表

描述- 上海澜芯半导体有限公司是一家专注碳化硅功率器件开发和设计的功率芯片设计公司,团队核心成员均超过15年功率芯片设计开发经验。公司基于完整的自有设计和工艺开发经验,在一年时间内通过快速迭代开发,现已有SiC、超结Mosfet、IGBT等众多成熟产品,广泛适用于新能源汽车电驱控制器,车载充电机(OBC),车载直流变换器(DCDC),空压机电控;光伏风电逆变器;充电桩模块;储能变流器;大功率开关电源;通信电源等相关产品。

型号- LX1C160N120Y,LX1C160N120W,LX7G030N075Y,LX7G075N120Y,LX7G075N075Y,LX7G160N075W,LX7G075N120W,LX7G030N075W,LX7G075N075W,LX7G160N075Y,LX7G025N120W,LX7G275N075W,LX2C060N120Y,LX1S110N065NAC,LX7G275N075Y,LX2C060N120W,LX7G030N075F,LX7G100N120W,LX7G100N120Y,LX7G030N075C,LX7G025N120F,LX2C030N120Y,LX7G025N120C,LX7G015N120Y,LX1S110N065NAF,LX2C030N120W,LX2C013N120D,LX2C013N120B,LX1S110N065NAW,LX1C040N120B,LX1S110N065NAY,LX1C040N120D,LX2C030N120B,LX1S110N065FBC,LX1S110N065FBF,LX2C030N120D,LX7G275N075C,LX1S110N065FBW,LX7G275N075F,LX1S450N065NAY,LX1S110N065FBY,LX1S450N065NAW,LX7G025N120Y,LX1S450N065NAF,LX2C013N120Y,LX2C016N120Y,LX2C013N120W,LX1C040N120W,LX1C160N120D,LX1C040N120Y,LX1C160N120B,LX1S360N065NAY,LX1S360N065NAW,LX1S450N065NAC,LX1S360N065NAF,LX1S360N065NAC,LX2C016N120B,LX2C016N120D,LX1S080N065NAF,LX1S180N065FBY,LX1S080N065NAC,LX1S680N065NAF,LX1S230N065NAF,LX1S230N065NAC,LX2C016N120W,LX1S680N065NAC,LX7G050N120C,LX7G150N120C,LX1S040N065NAF,LX7G050N120F,LX1S040N065NAC,LX7G050N075C,LX7G150N120F,LX7G050N075F,LX1S180N065NAW,LX7G050N075W,LX1S180N065NAY,LX7G050N120Y,LX7G050N075Y,LX1S180N065FBC,LX1S040N065FBC,LX1S230N065FBW,LX1S040N065FBF,LX1S180N065FBF,LX1S230N065FBY,LX1S040N065NAW,LX1S040N065NAY,LX7G050N120W,LX1S080N065FBF,LX1S040N065FBW,LX1S040N065FBY,LX1S080N065FBC,LX1S080N065NAY,LX1S230N065FBF,LX1S080N065NAW,LX1S180N065FBW,LX1S230N065NAY,LX1S230N065FBC,LX1S680N065NAW,LX1S680N065NAY,LX1S230N065NAW,LX7G100N120C,LX7G040N120W,LX7G015N120W,LX7G040N120Y,LX7G015N120C,LX7G015N120F,LX2C060N120D,LX2C060N120B,LX1C080N120Y,LX7G100N120F,LX1S180N065NAC,LX1S080N065FBY,LX1C080N120W,LX1S180N065NAF,LX1S080N065FBW,LX7G150N120Y,LX1C080N120B,LX7G160N075C,LX7G160N075F,LX7G075N075F,LX1C080N120D,LX7G075N120F,LX7G150N120W,LX7G075N120C,LX7G075N075C,LX7G040N120C,LX7G040N120F

选型指南  -  澜芯半导体  - 2023/8/28 PDF 中文 下载

【经验】两电平SiC MOSFET PFC对比传统硅半导体三电平Vienna PFC,提供更高效率、功率密度和更低成本

本文展示了一款新设计,采用Wolfspeed 推出的1000 V/65 mΩ SiC MOSFET C3M0065100K,两电平六开关拓扑的PFC,与传统硅半导体三电平六开关Vienna PFC进行对比,实现了更高的效率,更高的功率密度,更低的成本,并且具备双向功能。

设计经验    发布时间 : 2019-03-31

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品类:SiC MOSFET

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品类:碳化硅功率场效应晶体管

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高热流密度液冷板定制

定制液冷板尺寸5mm*5mm~3m*1.8m,厚度2mm-100mm,单相液冷板散热能力最高300W/cm²。

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功率MOSFET管检测:动静态参数/热特性/高低温性能/可靠性等参数测试

可根据用户的MOSFET管进行参数检测出具报告,静态参数最大电压:7500V、检测最大电流6000A;动态参数最大电压:3300V、检测最大电流:4500A。该测试标准满足GB、IEC及行业标准等,具备可靠性评估及老化实验能力。

实验室地址: 西安 提交需求>

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