【经验】大功率蓄电池充电机中的SIC MOSFET如何选型？

时间： 2018-06-20 来源：世强

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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全部评论（3）

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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