SiC MOSFET：通过波形的线性近似分割来计算损耗的方法

时间： 2024-07-12 来源：ROHM（罗姆）微信公众号

代理服务

技术支持

采购服务

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。

资料下载

SiC功率元器件基础

更多内容点击前往R课堂下载中心查看

本文将介绍根据在上一篇文章中测得的开关波形，使用线性近似法来计算功率损耗的方法。

开关波形的测量方法

通过波形的线性近似分割来计算损耗的方法

根据测得波形计算功率损耗示例

各种波形的开关损耗计算示例

各种波形的导通损耗计算示例

SiC MOSFET

通过波形的线性近似分割来计算损耗的方法

通过在线性近似有效范围内对所测得的波形进行分割，可以计算出功率损耗。

导通和关断区间的开关损耗

首先，计算开通和关断时间内消耗的功率损耗P_ton和P_toff。波形使用图1中的示例波形。功率损耗使用表1中的近似公式来计算。由于计算公式会因波形的形状而有所不同，因此请选择接近测得波形的近似公式。

在图1的波形示例中，开通时的波形被分割为两部分，前半部分（t_on1）使用表1中的例2。另外，使用公式I_D1≔0作为条件。后半部分（t_on2）使用例3中的公式V_DS2≔0。

在图1中，会因MOSFET的导通电阻和I_D而产生电压V_DS2(on)，但如果该电压远低于V_DS的High电压，就可以视其为零。

综上所述，可以使用下面的公式（1）来近似计算开通时的功率损耗。

同样，将关断时的波形也分为两部分，前半部分（t_off1）使用表1的例1中的公式V_DS1≔0，后半部分使用（t_off2）例8中的公式I_D2≔0。在图1中，由于前述的原因，会产生电压V_DS1(off)，但如果该电压远低于V_DS的High电压，则将其按“零”处理。这样，就可以使用下面的公式（2）来近似计算关断时的功率损耗。

导通期间的功率损耗

接下来，我们来计算导通期间消耗的功率损耗。图2是用来计算导通损耗的波形示例。由于在T_ON区间MOSFET是导通的，因此V_DS是MOSFET导通电阻和I_D的乘积。有关导通电阻的值，请参阅技术规格书。需要从表2中选择接近该波形形状的例子并使用其近似公式来计算功率损耗。

在本示例中，我们使用表2中的例1。MOSFET导通期间的导通损耗可以用下面的公式（3）来计算。

MOSFET关断时的功率损耗在图2中位于TOFF区间，由于MOSFET关断时的I_D足够小，因此将功率损耗视为零。

总损耗

如公式（4）所示，MOSFET开关工作时的总功率损耗为此前计算出的开关损耗和导通损耗之和。

需要注意的是，表1和表2中的每个例子都有“参见附录”的注释，在附录中有每个例子的详细计算示例。各计算示例将会在后续的“各种波形的开关损耗计算示例”和“各种波形的导通损耗计算示例”中出现。

发送到邮箱 |
+1 赞 0
收藏
评论 0
| 转发至：

本文由Jo转载自ROHM（罗姆）微信公众号，原文标题为:R课堂 | SiC MOSFET：通过波形的线性近似分割来计算损耗的方法，本站所有转载文章系出于传递更多信息之目的，且明确注明来源，不希望被转载的媒体或个人可与我们联系，我们将立即进行删除处理。

全部评论（0）

暂无评论

【经验】基于栅极驱动器BM6104FV-C与IXDD609的SiC MOSFET驱动电路设计

SiC MOSFET对驱动要求高，主要体现在驱动电压和驱动速度。SiC MOSFET标称驱动电压范围一般为-6~22V，其开启电压一般很低，并随温度上升而降低，但只有达到18-20V时，才能完全开通。硅器件的驱动电压最高一般为15V，所以驱动不能直接用于驱动SiC MOSFET。笔者针对应用要求，在实际设计中选用ROHM BM6104FV-C栅极驱动器并在后级添加力特的IXDD609进行功率放大。

2019-11-05 - 设计经验

【经验】简析Sic MOSFET相对于IGBT器件的三个优势：低导通损耗、低开关损耗、高驱动电压条件下更低导通电阻

ROHM的SCT2080KEHR是1200V，导通电阻是80mΩ，电流40A，封装TO-247-3的车规级SiC MOSFET，驱动电压范围VGSS在 -6V~+22V，驱动范围比较窄。本文以CT2080KEHR为例，对比市场通用的1200V/40A的TO-247-3的IGBT单管，说明Sic MOSFET在导通损耗和开关损耗上更具优势。

2020-07-01 - 设计经验代理服务技术支持采购服务

【经验】以SIC MOSFET SCT3040KR为例说明SiC MOS应用中Vds关断尖峰的应对策略

在SiC MOS应用中，通常在mos关断过程中存在较大的Vds尖峰，主要原因在Turn ON 时流过的电流的能量储存在线路和基板布线的寄生电感中，并与开关元件的寄生电容共振所产生的。本文将以ROHM SiC MOSFET SCT3040KR为例说明SiC MOS应用中Vds关断尖峰的应对策略。

2019-11-28 - 设计经验代理服务技术支持采购服务

ROHM（罗姆） SiC（碳化硅）MOSFET选型指南（中文）

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

2024/2/27 - ROHM - 选型指南代理服务技术支持采购服务

ROHM提供支持电力电子仿真工具PSIM™的第4代SiC MOSFET仿真模型

全球知名半导体制造商ROHM（总部位于日本京都市）开始提供支持电力电子仿真工具PSIM™的第4代SiC MOSFET仿真模型。该模型可在Altair® US公司开发的电力电子和电机控制用的电路仿真工具PSIM™中使用。设计人员可从ROHM官网下载模型文件，轻松进行系统级评估。这一进展使得在更广泛的产业领域中进行高效设计和评估成为可能，并能进一步推动功率元器件的使用。

2024-09-15 - 产品代理服务技术支持采购服务

ROHM‘s 4th Generation SiC MOSFET Bare Chips Adopted in Three EV Models of ZEEKR from Geely

ROHM has announced the adoption of power modules equipped with 4th generation SiC MOSFET bare chips for the traction inverters in three models of ZEEKR EV brand from Geely, extending the cruising range and improves performance.

2024-08-31 - 应用方案代理服务技术支持采购服务

ROHM（罗姆）SiC（碳化硅）MOSFET选型指南（英文）

目录- SiC MOSFETs

型号- SCT3160KL,SCT4062KR,SCT3030KLHR,SCT4013DE,SCT3080AW7,SCT2450KE,SCT3160KW7,SCT2H12NZ,SCT4062KW7HR,SCT2450KEHR,SCT4013DR,SCT3060ALHR,SCT3040KLHR,SCT4036KEHR,SCT4045DRHR,SCT3022KLHR,SCT2160KE,SCT3080KW7,SCT3017ALHR,SCT3022AL,SCT3080ALHR,SCT3060AR,SCT3105KLHR,SCT4036KR,SCT3060AL,SCT4026DEHR,SCT4062KRHR,SCT3040KR,SCT2080KE,SCT3080KR,SCT3120AL,SCT4013DW7,SCT3030KL,SCT4062KE,SCT4036KW7,SCT2280KEHR,SCT2280KE,SCT3030AR,SCT3030AL,SCT3030AW7,SCT4036KRHR,SCT4045DEHR,SCT3120AW7,SCT3040KL,SCT3105KW7,SCT2080KEHR,SCT4018KW7,SCT3080KL,SCT3030ALHR,SCT4062KW7,SCT3040KW7,SCT3022ALHR,SCT4045DW7,SCT3017AL,SCT4036KE,SCT4018KE,SCT4045DE,SCT4026DW7,SCT4062KEHR,SCT3080AR,SCT4026DW7HR,SCT4026DE,SCT4036KW7HR,SCT3080AL,SCT4045DW7HR,SCT4045DR,SCT2160KEHR,SCT3022KL,SCT4018KR,SCT4026DR,SCT3105KL,SCT3105KR,SCT3080KLHR,SCT3060AW7,SCT4026DRHR

2022/8/3 - ROHM - 选型指南 - Edition 2022 代理服务技术支持采购服务

SiC MOSFET损耗计算方法：通过波形的线性近似分割来计算损耗的方法

本文ROHM将介绍根据在上一篇文章（《SiC MOSFET损耗计算方法：开关波形的测量方法》）中测得的开关波形，使用线性近似法来计算功率损耗的方法。

2024-05-25 - 技术探讨代理服务技术支持采购服务

罗姆第4代SiC MOSFET裸芯片批量应用于吉利集团电动汽车品牌“极氪”3种主力车型

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。

2024-08-30 - 应用方案代理服务技术支持采购服务

【产品】采用TO263-7L封装的AC/DC转换器IC适用于通用逆变器，内置1700V耐压的SiC MOSFET

ROHM推出的BM2SC12xFP2-LBZ是业内先进的AC/DC转换器IC，采用一体化封装，内置1700V耐压SiC MOSFET，使采用了SiC MOSFET的高效AC/DC转换器的设计更容易。

2022-04-12 - 产品代理服务技术支持采购服务

SiC MOSFET 5kW 高效率无风扇逆变电路

描述- 采用了发挥碳化硅(SiC)MOSFET高频特性的Trans-link交错型逆变电路(1)、实现了5kW时的功率转换效率达到99%以上。在该电路拓扑中，平滑电抗器的电感量可以减小。由于电抗器的匝数减少、使铜损大幅度减少实现了高效率。在这份资料中，介绍这个全新的逆变器设计的例子。

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

2021.10 - ROHM - 应用笔记或设计指南 - Rev.001 代理服务技术支持采购服务

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.

2024-08-02 - 产品代理服务技术支持采购服务

【经验】如何通过增加栅极电容的方式减缓SiC MOSFET 的米勒效应

SiC MOSFET 同Si 基MOSFET和IGBT一样，由于存在米勒电容，都会有米勒效应的存在。由于SiC材料所带来的优势，SiC MOSFET可以工作在更高开关频率下，这样就会面临更严峻的误触发现象。所以在驱动电路设计中需要增加相关设计，使之能够较为有效地避免误触发。本文将主要介绍增加栅极电容的方式。

2020-02-14 - 设计经验代理服务技术支持采购服务

SiC MOSFET 栅极-源极电压的浪涌抑制方法 Application Note

描述- 本应用手册主要探讨了SiC MOSFET在开关动作过程中栅极-源极电压浪涌的产生原因及抑制方法。详细分析了桥式电路中开关动作产生的栅极-源极电压浪涌现象，并提出了浪涌抑制电路的设计方案，包括正向和负向浪涌的抑制措施。同时，对浪涌抑制电路的布线设计进行了说明，以确保电路的稳定性和效率。

型号- SCT3040KR,SCT3040KR 4L

2020.4 - ROHM - 应用笔记或设计指南 - Rev. 002 代理服务技术支持采购服务

在EV应用中使用第4代SiC MOSFET的效果：图腾柱PFC实机评估

本文将介绍在相同的BEV电源架构的组成模块之一—OBC的双向图腾柱PFC中使用第4代SiC MOSFET时的实验结果。图腾柱PFC是作为可提高效率的PFC转换器在近年来备受关注的拓扑。另外，为了微电网系统更加稳定，并促进供需平衡，全球范围都在研究V2G（Vehicle To Grid），双向工作也变得越发重要。

2024-07-14 - 设计经验代理服务技术支持采购服务