【经验】开关电路的功率损失计算
确认电源电路的设计没有超过各设备所容许的损失是很重要的。怠慢这个的话器件可能会导致热破坏。本文阐述使用SiC MOSFET的开关电路中开关动作时SiC MOSFET产生的功率损失的计算方法。
损耗测定电路
作为测量功率器件开关参数的标准方法，有双脉冲测试。测量电路如Figure 1所示。双脉冲测试通过感应负载和电源进行。开关元件的负载大多使用电感器，为了与此条件相同，测试电路也使用电感器。电源用于向电感器供给电压。信号发生器（G）用于输出驱动SiC MOSFET（Q1）栅极的脉冲。散装电容器（C1）用于陡峭的供给瞬间大电流。这是为了补充电源的响应性。
Figure 1. 双脉冲测试电路
Figure 2显示具有代表性的双脉冲测试波形。最上面的波形是栅极驱动脉冲，在最初的脉冲下降边缘测量截止参数，在第2个脉冲的上升边缘测量导通参数。
Figure 2. 双脉冲测试波形
Figure 3中显示了关断部分的详细内容。从VGS下降到90%开始，到VDD下降10%为止，定义为关断时间toff。并且，在这其中，将VDS下降到VDD的90%为止的延迟时间td（off）、VDS从90%到10%的变化定义为下降时间tf。（注：VDS的10%和90%的表达与IEC 60747-8相反。）
Figure 3. turn-OFF时间的定义
Figure 4中表示导通部分的详细内容。从VGS上升10%到VDD下降90%的地方定义为导通时间ton。并且，在这其中，VDS从VDD的10%下降到延迟时间td（on），VDS从10%到90%变化的地方定义为上升时间tr。（注：VDS的10%和90%的表达与IEC 60747-8相反。）
Figure 4. turn-ON时间的定义
接下来，参照Figure 5说明双脉冲测试各步骤的电流流动。
步骤①：第一步是第一次开启区间。低边SiC MOSFET Q1接通后，电源将向电感器供电。这时流向电感器的电流产生磁场，将电能转换成磁能，并储存在电感器中。由于电感器电流与时间成比例地增加，为了达到所需测试电流（ID），调整该区间的脉冲宽度。
步骤②：第二步是第一次的关断区间。Q1关断后，电感器中累积的磁能量会作为电流释放出来。电流通过续流二极管再次回流到电感器。这种情况下的续流二极管是高边SiC MOSFET Q2的体二极管。该区间的脉冲宽度尽量缩短，使负载电流尽可能接近一定。此外，还需要确保Q1的关机时间，因此设置满足两个条件的时间。
步骤③：第3步是第2次导通区间。Q1导通后，在ID波形中观察到过冲，这是直到前不久，在Q2的体二极管中顺向电流导通的电流切换为反阻挡状态时，短时间反向导通的逆恢复电流。这是通过高边SiC MOSFET的ID（Q2）测量的。Q1接通后，电源再次向电感器供电。然后ID从步骤②回流的电流值再次开始增加。脉冲宽度要比第一脉冲短，以免设备因过电流和热量而损坏。此外，因为Q1必须确保一定的导通时间，所以设定满足两个条件的时间。
Figure 5. 双脉冲测试每一步的电流流动
损失计算
在Figure1的测试电路中，低侧SiC MOSFET产生的损失有开关损失和导通损失。理想的开关波形中，如Figure 5所示，VDS(Q1)和ID(Q1)不会延迟，电压和电流会垂直变化。这种状态下不会产生多余的电压和电流，所以不会发生损失。实际上由于寄生电阻和寄生容量的影响会产生延迟，电压和电流波形会像Figure 6那样以ton、toff的倾斜变化。这个倾斜部分的电压和电流重叠的部分是开关损失。
在实际电路中，导通和关断时的过渡期电压和电流会呈指数变化，但是观测到的波形很难用指数函数表示，所以用直线近似来计算。
Figure 6.损耗计算波形（例）
根据Figure 6的波形，计算每个区间用Q1消耗的电力量。首先，在导通ton及关断toff时间（开关时间）中消耗的电力量WSW可以近似于式（1）。
式（1）
接着计算导通时消耗的功率。因为Figure 6在TON的区间Q1导通，所以VDS成为Q1的导通电阻和ID的积。导通电阻的值参照数据表。功率WON可通过式（2）近似。
式（2）
其中，Ron(Q1)：Q1的导通电阻[Ω]， TON：Q1的开启时间[s]
接下来是Q1关断时的功率。Figure 6是TOFF的区间，Q1 OFF时ID变为零，功率WOFF变为零（式3）。
（式3）
Q1的全部功率可以通过式（4）求出，成为式（1）到（3）的总和。
式（4）
另外，Q1的功率损失可以用式（5）计算。
式（5）
其中，T：切换周期[s]， f：开关频率[Hz]
如上所述，损失是通过对电压和电流重叠的部分进行积分近似来计算的，但其他资料中也有不同的公式。例如，这个重叠的部分有时会用更简化的公式来计算三角形和梯形的面积。在这些例子中，即使简化了计算结果误差也很小的情况下使用。
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描述- SiC MOSFET原理上在开关过程中不会产生拖尾尾电流，可高速运行且开关损耗低。低导通电阻和小型芯片尺寸造就较低的电容和栅极电荷。此外，SiC还具有如导通电阻增加量很小的优异的材料属性，并且有比导通电阻可能随着温度的升高而上升2倍以上的硅（Si）器件更优异的封装微型化和节能的优点。
型号- SCT3160KL,SCT4062KR,SCT3030KLHR,SCT4013DE,SCT3080AW7,SCT2450KE,SCT3160KW7,SCT2H12NZ,SCT4062KW7HR,SCT2450KEHR,SCT4013DR,SCT3060ALHR,SCT3040KRHR,SCT3060ARHR,SCT3040KLHR,SCT4036KEHR,SCT4045DRHR,SCT3022KLHR,SCT2160KE,SCT3080KW7,SCT3017ALHR,SCT3022AL,SCT3080ALHR,SCT3060AR,SCT3105KLHR,SCT4036KR,SCT3060AL,SCT4026DEHR,SCT4062KRHR,SCT3040KR,SCT2080KE,SCT3080KR,SCT3105KRHR,SCT3120AL,SCT4013DW7,SCT3030KL,SCT4062KWAHR,SCT4062KE,SCT3080ARHR,SCT4036KW7,SCT2280KEHR,SCT3120ALHR,SCT2280KE,SCT4062KWA,SCT3030AR,SCT3030AL,SCT3030AW7,SCT4036KRHR,SCT4045DEHR,SCT3120AW7,SCT3040KL,SCT3105KW7,SCT2080KEHR,SCT4018KW7,SCT4045DWA,SCT3080KL,SCT3030ALHR,SCT4062KW7,SCT3040KW7,SCT3022ALHR,SCT3030ARHR,SCT4045DW7,SCT3017AL,SCT4036KE,SCT4018KE,SCT4045DE,SCT4026DW7,SCT4062KEHR,SCT3080AR,SCT4026DW7HR,SCT4026DE,SCT4026DWA,SCT3160KLHR,SCT3080AL,SCT4045DW7HR,SCT4045DR,SCT2160KEHR,SCT3022KL,SCT4018KR,SCT4026DR,SCT4045DWAHR,SCT3105KL,SCT3160KW7HR,SCT3105KR,SCT3080KLHR,SCT3060AW7,SCT4026DRHR,SCT3080KRHR,SCT4026DWAHR
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日前，搭载了罗姆第4代SiC MOSFET裸芯片的功率模块成功应用于“极氪”电动汽车3种车型的主机逆变器上，有助于延长车辆续航距离以及提高性能。
应用方案 发布时间 : 2024-08-30
ROHM 4th Gen SiC MOSFET Simulation Models for PSIM™ Now Available
ROHM has begun offering 4th Gen SiC MOSFET simulation models compatible with PSIM™, a circuit simulator designed for power electronics and motor drive developed by Altair®. Designers can now easily download model files to perform system-level evaluations, allowing for efficient design and evaluation across a wire range of industrial sectors, further promoting the use of power devices.
产品 发布时间 : 2024-08-02
ROHM（罗姆）一次电源元器件选型指南（中文）
目录- 一次电源综合解决方案 一次电源产品矩阵 AC/DC转换器产品开发方针 各类电源方式的产品概要 各类产品的特点和产品阵容 第3代沟槽结构SiC MOSFET 第3代SiC肖特基势垒二极管 第2代超级结MOSFET(600V、650V) 第4代快速恢复二极管RFS/RFL系列 第3代快速恢复二极管RFNL7RFV系列 齐纳二极管 分流电阻器 高可靠性电阻器
型号- BD7673AG,BD768XFJ,UDZGVTE-1713B,RFV12TG6S,BM2P141W,R6009JND3,BM1P105FJ,BM2P141X,KN 系列,R6507KNJ,BM2P249TF,R6025JNZ,PDZV,UDZFVFHTE-173.9B,UDZGVFHTE-173.9B,R6025JNX,UDZFVTE-178.2B,R6507KNX,UDZFVTE-177.5B,UDZGVFHTE-1718B,UDZFVTE-176.8B,SDR,BM2P131E,MCR01,SCT3022AL,BM2P104QF,UDZGVTE-1724B,MCR03,SCS306AHG,UDZGVTE-1712B,R6509KND3,SDZ,GMR,UDZGVTE-1736B,UDZGVFHTE-176.2B,R6047KNZ4,SCT3120AL,RFS20TJ6S,BM1PXXBFJ,BM2PA15,EDZV,UDZGVTE-1711B,PML50,SCT2280KE,BM2P137QK,R6009ENX,SCS210KGHR,BM1R001XXF,KTR25,SCS240AE2HR,UCR01,UCR03,BM2P131X,BM2P131W,UDZFVFHTE-176.2B,R6003KND3,BM1QXXX,R6009ENJ,SCT3080KL,SCS312AM,SFR,UDZGVFHTE-1716B,UDZGVTE-1722B,BM2P011,UDZGVTE-1710B,R6024KNZ4,BM2P139TF,RFV5BM6S,UCR18,BM2P016,R6547KNZ4,SCS240AE2,BM2P014,BM2P015,BM2P012,UCR10,BM2P013,BM1P101,SCT2750NY,R6070JNZ4,UDZGVFHTE-174.7B,UDZFVFHTE-174.7B,BM2P0361,BZX84B,BM1PXXCFJ,BZX84C,BM2PA35,RFNL10TJ6S,UDZGVTE-1733B,BM2P134E,BM1C102,BM1C101,UDZFVTE-1716B,AC/DC系列,R6511KND3,UDZGVTE-174.3B,SCS210AGHR,BM2P121W,BM2P134EF,BM1P107FJ,BM2P121X,BM2P012T,R6004KNX,UDZGVTE-173.6B,BM1P062FJ,BM2P137TKF,SCT2160KE,R6004JNJ,BD7672BG,R6030JNZ4,RFV,R6524ENZ,R6524ENX,UDZFVTE-1715B,UDZGVTE-1720B,UDZFVTE-1727B,UDZGVTE-175.1B,BM1Q001FJ,BM2P101GK,UDZGVFHTE-1715B,R6515KNX1,R6524ENJ,SCS210KE2,BM2P134Q,BM2P0141,UDZGVFHTE-1727B,R6011ENX,R6015KNX,R6015KNZ,RFVS8TG6S,RFNL10TJ6S*3,BM2P129TF,PML10,UDZFVTE-1718B,MCR10,BM1051F,BM2P133EK,UDZGVFHTE-175.6B,UCR006,UDZGVFHTE-1736B,UDZFVFHTE-175.1B,UDZGVFHTE-1724B,UDZGVFHTE-1712B,BM1P061FJ,BM2P014T,BMXFJ,BM2P0391,R6035ENZ4,UDZFVTE-179.1B,BM2P0151,PML18,R6020ENZ4,R6004KNJ,R6576KNZ4,BM2P101E,MCR25,SCS215AM,SCS215AG,UDZGVTE-1730B,BM1Q002FJ,BM2SCQ124T-LB,RFS30TZ6S,SCS215AE,UDZFVFHTE-173.6B,R6015KNJ,UDZFVFHTE-174.3B,UDZGVFHTE-1713B,R6011ENJ,BM1PXXX,BM2P0161,SCS220AGHR,RFL60TZ6S,MCR18,BM1050AF,BM2P181W,UDZFVTE-1724B,TFZV,UDZFVTE-1736B,R6007ENX,UDZFVTE-1712B,R6504KNJ,RFVS8TJ6S,BM2PXX1,UDZGV,RFL60TS6D,BM2P135TF,R6007ENJ,SCS230AE2,R6504KND3,BD7671FJ,PSR400,SCS210AM,R6035KNZ,SCS210AG,UDZFVTE-1711B,R6515KNX,UDZGVFHTE-179.1B,R6515KNZ,SCS210KE2HR,SCS215KG,R6030ENZ,R6030ENX,BM2P134QF,R6004JND3,BM2P061E,R6504KNX,BM1C102F,R6030KNZ4,R6507KND3,SCS220AM,BM1P06CFJ,PML100,BM2PXXX,R6011KNX,MCR50,SCS220AE,R6007END3,SCS220AG,ESR25,R6511ENX,SDR03,SDR05,R6511ENJ,BM2P064EF,R6515KNJ,BM1C101F,R6530ENZ,ESR,SCS310AHG,R6530ENX,UDZFVTE-1713B,UDZGVFHTE-176.8B,UDZGVFHTE-177.5B,SCT3080AL,UDZGVFHTE-178.2B,ESR10,UDZFV,ESR18,R6011KNJ,SCH2080KE,RGCL,MCR,BM2P051F,TDZV,SCS205KG,UDZFVTE-1720B,BM2P0922F,BM2P131GK,SCS212AGHR,R60XXENX,R6530KNZ4,R6535ENZ4,SCS205KGHR,BM2P0161K,ESR03,ESR01,BM1P066FJ,BD7692FJ,BM2P064E,BM2P052F,SCS212AM,R6012JNX,BM2P159PF,SCS212AG,UFZV,BM2P131FK,RFNL5TJ6S,SCS320AM,R6020ENX,R6024KNX,R6011KND3,R6020ENZ,R6524KNZ4,SCS206AGHR,R6024KNZ,BM2P053F,BD7681FJ,R6520ENZ4,BM1Q103FJ,R6509ENJ,R6020ENJ,BM2P151X,UDZFVTE-1722B,R6024KNJ,R6050JNZ4,RFNL20TJ6S,BM2P151W,R6535KNZ,RFV12TJ6S,UDZFVTE-1710B,MCR100,R6530KNX1,SCS320AHG,SCS310AM,R6509ENX,BM1P065FJ,PSR100,R6012JNJ,BM2P054F,BD7691FJ,BD7679G,SCS308AHG,R6076ENZ4,R6524KNX1,RFS60TZ6S,UDZFVTE-1733B,PML,BM2P0322,RFL30TZ6S,SCT3105KL,PMR,BM1Q104FJ,R6035KNZ4,R60XXKNX,R65XXENX,BM2P26CK,BM2PXXXC,SFR10,R6020JNJ,SCS308AM,UDZFVFHTE-1727B,UDZFVFHTE-1715B,SFR03,R60XX,BM2SCQ12XT,SFR01,R6520ENX,R6524KNX,R6520ENZ,BM1P068FJ,BD7690FJ,R6524KNZ,BD85506F,SCT3060AL,R6520ENJ,UDZV,UDZFVFHTE-1716B,R6009END3,R6524KNJ,SCT3030KL,UDZGVTE-179.1B,BM2SCQ121T-LB,PMR03,RFNL5BM6S,R6020KNZ4,RFV8BM6S,R6002END3,R6020KNX,SCS312AHG,BM2P189TF,R6020KNZ,PMR01,R6006KND3,BM2P061FK,R6015ENZ,BM2P074KF,R6007JNJ,R6020KNJ,UDZFVTE-1730B,BM2P107QKF,SFR25,RFV15TG6S,PMR18,BM1P067FJ,R6042JNZ4,BM2P061GK,PMR10,UDZFVFHTE-1718B,R6004ENJ,R6018JNX,R6004ENX,R6047ENZ4,UDZGVTE-176.8B,R6030JNZ,PMR25,R6509END3,R6015ENJ,R6502END3,SFR18,UDZGVTE-178.2B,KDZV,SCS210KG,RFV8TG6S,UDZGVTE-177.5B,R6007JNX,BM2P091F,R6015ENX,SCS215AGHR,BM2PXXXP,SCT3160KL,R6009JNX,R6020JNZ4,RFNL15TJ6S,R6009JNJ,R6507ENJ,SCT2450KE,R6007KND3,SCS220AE2,R6030ENZ4,R6507ENX,BM2P092F,RFV15TJ6S,SCS220KE2HR,PSR,R6511KNX,R6547ENZ4,SDR10,R6024ENZ4,BM2P093F,R6576ENZ4,UDZLV,RFNL5BGE6S,SCS208AGHR,R6009KNJ,SCT3040KL,SCS310A,RFNL,PTZ,BM2P094F,PSR500,R6511KNJ,SCT3017AL,PFC系列,R6006JND3,R80XXKNX,R6009KNX,R6020JNX,R6020JNZ,BM2P095F,BM2P109TF,SCS220KE2,SCS206AG,SCS304AM,SCT2H12NY,SCT2H12NZ,BM2P0522F,BM2P101W,BM1P101FJ,BM2P101X,BM2SCQ12XT-LB,BM2P101V,R6004END3,UDZFVFHTE-177.5B,UDZGVFHTE-1722B,BM2SCQ123T-LB,R6507END3,UDZFVFHTE-178.2B,UDZGVFHTE-1710B,BM2P016T,UDZFVFHTE-1730B,UDZGVTE-174.7B,BM2P091,UDZFVFHTE-176.8B,BM2P01XT,BM1Q001,UDZFVTE-173.9B,YFZV,R6076KNZ4,LTR18,RFV30TG6S,UDZFVFHTE-1720B,KDZLV,SCS315AM,UDZGVTE-176.2B,SCT2080KE,R6024ENZ,R6024ENX,UDZGVFHTE-1711B,SCS220AE2HR,R6535ENZ,SCS220KGHR,PMR100,LTR10,RFS30TS6D,R6024ENJ,CDZV,SCT3030AL,UDZFVTE-175.1B,BM2P104E,UDZFVFHTE-1733B,R6509KNJ,R6511END3,BM1Q011FJ,BM2P101FK,R6004JNX,UDZFVFHTE-179.1B,R6504END3,UDZGVFHTE-1720B,R6509KNX,SCS315AHG,R6025JNZ4,SCT2120AF,BM2P094,SCS304AHG,UDZFVTE-174.3B,BM2P092,BM2P093,UDZFVFHTE-1710B,UDZGVTE-1718B,BM2P107QK,UDZFVFHTE-1722B,R6007JND3,SCS230AE2HR,R65XXKNX,BM2PA96
SCT2H12NZ 1700V高耐压SiC MOSFET
型号- SCT2280KE,SCT212AF,SCT2450KE,SCT2160KEAHR,SCT2450KEAHR,SCT2H12NZ,SCT3022KL,SCT2080KE,SCT3040KL,SCT3030KL,BD7682FJ-LB-EVK-402,SCH2080KE,SCT2H12NYSCT2750NY,SCT2080KEAHR,SCT2280KEAHR,SCT2160KE
SiC 功率器件・模块 应用笔记
型号- P02SCT3040KR-EVK-001,P03SCT3040KW7-EVK-001,SCT3XXXXXW7 SERIES,SCS210AGHR,SCT3XXXXXXXX SERIES,BSMGD3C12D24-EVK001,BM61M41RFV,SCT200KEHR,BM61S40RFV,BM61XXXXX,BSM120D12P2C005,BM61S41RFV,SCT2XXX SERIES,P01SCT2080KE-EVK-001,BSM SERIES,BSMGD2G17D24-EVK001,BSMGD2G12D24-EVK001,P03SCT3030AW7-EVK-001,S6201,S4101,BSMGD3G12D24-EVK001
SiC MOSFET：通过波形的线性近似分割来计算损耗的方法
本文的关键要点：可以在线性近似有效范围内对所测得的波形进行分割，并使用示例公式进行损耗的近似计算；MOSFET开关工作时的总功率损耗是开关损耗和导通损耗之和。
设计经验 发布时间 : 2024-07-12
电子商城
现货市场
服务
支持 3Hz ~ 26.5GHz射频信号中心频率测试；9kHz ~ 3GHz频率范围内Wi-SUN、lora、zigbee、ble和Sub-G 灵敏度测量与测试，天线阻抗测量与匹配电路调试服务。支持到场/视频直播测试，资深专家全程指导。
实验室地址： 深圳/苏州 提交需求>
可定制射频隔离器/环行器（10M-40GHz），双工器/三工器（30MHz/850MHz-20GHz），滤波器（DC-20GHz），功分器，同轴负载，同轴衰减器等射频器件；可定制频率覆盖DC~110GHz，功率最高20KW。
最小起订量： 1 提交需求>
授权代理品牌：集成电路
授权代理品牌：分立元件
授权代理品牌：接插件及结构件
授权代理品牌：部件、组件及配件
授权代理品牌：电源及模块
授权代理品牌：电子材料
授权代理品牌：仪器仪表及测试配组件
授权代理品牌：电工工具及材料
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授权代理品牌：加工与定制
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