【应用】高阻断电压碳化硅MOSFET LSIC1MO120E0080，LSIC1MO120E0160在高频感应加热的应用
高频感应加热广泛的应用在各行各业对金属材料的热加工、热处理等工艺中。相对于传统加热方式，高频感应加热有众多的优点：高效、节能、噪声小、污染少、加热速度快、受热均匀、能动态实现负载匹配。其原理是利用谐振电路产生的交变磁场在受热加工件中产生涡流电流，通过涡流电流损耗发热来实现加热。如下面图片所示：
常见的加热设备有两种谐振回路方式：串联谐振回路和并联谐振回路。下图为在炼钢行业中采用的并联谐振回路原理图。原理简述如下：380V交流电压经过三相不控整流后经Ld- Cd低通滤波器滤波后变成直流电压，经过IG1开关管斩波控制（功率管IG1、电感Lda和二极管D组成降压型BUCK电路），调节输出电压给后级的逆变器提供功率。由于Lda大电感的存在，后级电流是平直的大电流，与后级的逆变器组成电流型全桥逆变器。全桥逆变器通过调节开关频率可以调节Cp- Lr-Rr并联谐振回路的状态：容性状态、感性状态或者谐振状态。Cs是升压电容。
感应加热的关键技术众多，其中的一个难点问题就是功率管的可靠性。在进行如上所示的电流型逆变器功率管选型时必须考虑如下几点：
1. 功率管必须支持高频应用
炼钢行业高频感应加热中功率一般都是几百千瓦级，开关管子的功率一般都是200KHZ以上，所以IGBT功率管在此处并不适用。
2. 功率管并联性要好
炼钢行业高频感应加热流过功率管的电流大，一般采用多个功率管并联的方式，如下图所示，需要功率管具有负温度特性 。
3. 耐高压，耐高温，导通电阻小，损耗小
前级电路通过不控整流后约为540V，所以后级的功率管耐压一般选择其1.5~2倍，为其耐压留有空间。另外由于流过功率管的电流大，功率管的导通电阻越小越好，同时要求有热阻低，开关过程中损耗小，防止发生热失控。
针对以上的设计要求，LITTELFUSE公司推出的两款高阻断电压的SiC-Mosfet（LSIC1MO120E0080、LSIC1MO120E0160）很适合在并联谐振型高频感应加热中应用。这两款Sic-MOSFET都具有1200V的阻断电压，满足上述的电流逆变器的功率管的耐压要求，除此以外还有超低的导通阻抗：80mΩ和160mΩ，与同规格的Si-MOSFET相比，导通阻抗减少了3倍以上，而且Sic-MOSFET比Si-MOSFET的低的多的体二极管反向恢复电流与关断损耗，整体的损耗降低会降低好几成，这意味着比Si-MOSFET低得多的发热量。
其主要的参数如下：
型号 | 源漏极电压 （V） | 连续漏极电流(Tc < 100°C) (A) | 运行时结温温度承受范围（°C） | 热阻（结到管壳）（°C/W） | 开通延时+上升时间1（ns）
| 关断延时+下降时间1（ns） |
LSIC1MO120E0080 | 1200 | 25 | -55~150 | 0.7 | 10+10 | 16+16 |
LSIC1MO120E0160 | 1200 | 14 | -55~150 | 1 | 12+8 | 19+14 |
备注：
1. 测试条件VDD = 800 V, VGS = -5/+20 V, ID = 20 A, RG-ext = 2 Ω, RL=40Ω，Timing relative to VDS
从上面的数据我们可以看到，宽的结温运行范围可以保障感应加热设备在很高的发热量的工况下也能正常工作，极低的热阻也便于热量的快速散发出去。开通和关闭时间的整体没有超过55ns，在良好的散热条件下，即使在上MHZ的开关频率下Sic-MOSFET也能可靠的开通和关断。
LSIC1MO120E0080 、LSIC1MO120E0160应用在感应加热设备中，不但自身的发热量低，散热特性好，阻断电压高，而且宽的运行结温运行范围也为其可靠的运行提供了保障，超低的开通和关闭时间满足谐振回路对频率的要求并留有足够的设计余地。
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沙鱼 Lv7. 资深专家 2020-11-22顶 -
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