【应用】ROHM SiC MOSFET SCT3060AR助力3.6kW图腾柱PFC效率提高至98%

时间： 2020-06-30 来源：世强

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SiC MOSFET,SCT3060AR,R6047ENZ4,SCT3030AR

在现代电源领域工程师对于电源效率的追求越来越苛刻，为了满足能效等级认证，需要在输入电压为230V、负载为标称负载的50%时至少达到96%的效率。此外，还必须满足负载为10%、20%和100%时
的效率目标以及输入电压为115V时的效率目标。

在AC-DC的电源系统中，通常需要分为两级控制，AC-DC（with PFC）和DC-DC（通常起到隔离作用）。

图1 AC-DC两级结构

常见的PFC拓扑：BOOST PFC、双路交错无桥PFC以及图腾柱PFC。从效率对比上来看，图腾柱的效率可以做到最高。

图2 拓扑结构

本文利用ROHM的SiC MOSFET在3.6kW图腾柱PFC上应用，验证使用SiC MOSFET 的图腾柱PFC可以成为3.6kW AC-DC 部分的高性能解决方案。

设计要求：

输入电压85~365V，50Hz；输出电压400V，最大输出功率Vin=230V，3600W；开关频率为100kHz。

在测试系统中，高频开关（图3中的Q3/Q4）采用650V、60mΩ沟槽结构SiC MOSFET（SCT3060AR），其封装为TO-247-4L；运行在电网频率上的支路（图3中Q1/Q2）则采用 600V、60mΩ的Si SJ MOSFET(R6047ENZ4)。对于所选开关频率和最大输出功率，60mΩ SiC MOSFET可以在开关损耗和导通损耗之间实现良好的平衡。如果想进一步提高效率，我们可以用具有更低RDS(on) 的MOSFET来替代工作在电网频率下的SJMOSFET，因为这些组件的开关损耗无关紧要。

图3 图腾柱PFC设计简图

输出功率为3.6kW的条件下进行测试。在整个输出功率范围内，低压输入（Vin = 110V）和高压输入（Vin = 230V）的实测效率如图3所示。高压输入时，系统的峰值效率为 98.5％；在 500W和满载之间，整体效率保持在98％以上。

图4 测试条件下图腾柱PFC实际测试效率

从上述验证可以看出，图腾柱PFC SiC MOS方案可以克服输入整流二极管的导通损耗来达到高的系统效率。除本文使用的产品外，ROHM公司可以提供多种电流规格、TO247-4L封装的SiC MOS，相对于传统的TO247-3封装，开关损耗又可以降低约35%。

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型号- SCT2280KE,SCT212AF,SCT2450KE,SCT2160KEAHR,SCT2450KEAHR,SCT2H12NZ,SCT3022KL,SCT2080KE,SCT3040KL,SCT3030KL,BD7682FJ-LB-EVK-402,SCH2080KE,SCT2H12NYSCT2750NY,SCT2080KEAHR,SCT2280KEAHR,SCT2160KE

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型号- PS2501L-1,MCR18ERTJ200,NJM78L05UA,MCR03EZPJ332,MCR03EZPJ334,RK73B1JTTD104J,PC092-01-00,B4B-XH-A,TR10P,DE1E3KX222MA4BN01,RK73B1JTTD472J,GRM188B31H104KA92,RB751S-40,MB3P-90,RK73B2BTTD105J,RK73B2BTTD4R7J,PH-1X10RG2,RK73B1JTTD103J,B5B-PH-K-S,PH-2X09SG,SSM3K318T,GRM1851X1H472JA44,KRB-408,GRM188B11H103KA01,HOT-2608B,ELXZ350ELL101MF15D,TLP700A,SCT3030AL,GRM188R11H104KA93,MCR10ERTJ4R7,TC4069UBF,RK73B1JTTD102J,PC045-00-00,S4B-EH,MOSX1C1R0J,NJM431U,GRM185B31E105MA12,DE1E3KX102MA4BN01,2SCR542P,GRM188R71E104KA01,PH-2X04SG,FHU-2×4SG,MCR10EZPJ105,PH-2X08SG,RK73B1JTTD153J,RK73B1JTTD101J,MCR03EZPJ101,ADR-48-50-0R5YA,MCR03EZPJ102,MCR03EZPJ103,24LC64SN,EG01C,MCR03ERTJ302,CQ-3303,CT-6E-P5KΩ,TR008A,1SS355,NE555D,ECQE6103KF,MCR18ERTJ4R7,ES1A,GRM188B11H102KA01,PC089-01-00-50P,NJM2732M,BFC233920105,MB4P-90,MCR03ERTJ331,B3P-VH,TBD,STR-A6079M,ACPL-C87AT,SCS212AM,MCR18ERTJ1R0,TRANS-LINK,GRM1851X1H222JA44,2SAR542P,MOSX1C334J,MCR03ERTJ202,FHU-2X9SG,VDCT,UDZS5.1B,ECQE6104KF,ELXZ100ELL681MF15D,S3B-EH,RK73B1JTTD271J,2SC3325,PH-1X04SG,MCR03EZPJ152,GRM188R71E105KA12,ELXS451VSN561MA50S,GRM21BR71E105KA99,MCR03ERTJ470,RK73B1JTTD470J,SCT3017AL,RK73B2BTTD563J,RK73B1JTTD000J,TA48M05F,MCR03ERTJ102,MCR03ERTJ103,SBR1U150SA-13,FHU-2X8SG,450MPH105J,UCS2W220MHD

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