DC-DC转换器实机验证
继上一篇文章【经验】电路工作原理和损耗分析 ，本文我们一起来看一下实际安装进行验证的结果。
本文的关键要点
・降压型DC-DC转换器实机验证结论：
– 在轻负载条件下，由于第4代SiC MOSFET的开关损耗非常小，所以效率显著改善。
– 在重负载条件下，与第3代SiC MOSFET相比，第4代SiC MOSFET的损耗降低达15W以上。
– 尤其是高边SiC MOSFET的开关损耗和反向恢复损耗大幅降低，这将有助于改善整体损耗。
第4代SiC MOSFET的特点
在降压型DC-DC转换器中使用第4代SiC MOSFET的效果
● 电路工作原理和损耗分析
● DC-DC转换器实机验证
在EV应用中使用第4代SiC MOSFET的效果
● EV应用
● 装入牵引逆变器实施模拟行驶试验
● 图腾柱PFC实机评估
在降压型DC-DC转换器中使用第4代SiC MOSFET的效果：DC-DC转换器实机验证
为了确认上一篇【经验】电路工作原理和损耗分析 中提到的损耗分析在实际应用产品中的具体反映，我们将第4代SiC MOSFET安装在以下规格的降压型DC-DC转换器中，进行了实际应用验证。表1中是DC-DC转换器和SiC器件的规格。用来调整开关速度的外置栅极电阻Rg_ext采用的是3.3Ω，这个值可以平衡高速开关与振铃和浪涌。图1是（a）DC-DC转换器电路和（b）半桥部分使用的第4代SiC MOSFET评估板（内置去耦电容）。电感器L、输出电容器Co以及输入大容量电容器是外接的。另外，为了进行比较而使用了第3代SiC MOSFET。
表1.DC-DC转换器规格和SiC器件规格
图 1 实机验证用降压型DC-DC转换器电路和第4代SiC MOSFET评估板
图2是50kHz条件下导通和关断时的VGS、VDS、ID波形（右列波形）。左侧是将导通时（右列波形中绿色虚线包围的区域）的波形放大后的样子。从放大后的波形可以看出，导通时的上升时间Trise非常短，仅有20ns左右。
图 2 实测开关波形（500Vin，250Vo/20A（5kW），50kHz）
图3是该DC-DC转换器的效率（左侧）和损耗（右侧）测试结果。从测试结果可以看出，在轻负载（1kW附近）条件下，开关损耗（固定损耗）非常小——这也是第4代SiC MOSFET的特点，所以效率得以显著提高。另外， 在重负载（5kW附近）条件下，与第3代SiC MOSFET相比，第4代SiC MOSFET的损耗降低达15W以上。
图 3 效率和损耗的测试结果（500Vin，250Vo/7kW，50kHz）
图4是对DC-DC转换器的损耗分解进行理论分析后的结果。已经确认损耗降低了约15W。另外还可以看出，尤其是高边SiC MOSFET的开关损耗和反向恢复损耗PQrr大幅降低，为改善整体损耗发挥了重要作用。
图 4 损耗分析结果（计算值）（左：2kW，右：5kW）
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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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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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