在EV应用中使用第4代SiC MOSFET的效果：图腾柱PFC实机评估

时间： 2024-07-14 来源：ROHM（罗姆）微信公众号

技术问答

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。

在EV应用中使用第4代SiC MOSFET的效果：图腾柱PFC实机评估

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。

图腾柱PFC电路工作

图1是电路框图。左桥臂（S1、S2）用于高频开关，右桥臂（S3、S4）用于工频（低频）整流。通过对S3和S4使用同步整流，可以实现双向工作（V2G）。

图1. 图腾柱PFC框图

图2是不同状态的工作示意图。在商用交流电的“正半周”期间，图腾柱低边开关（S2）作为升压转换器进行高频开关（图(a)：期间D）。此时，S1进行整流工作（图(b)：期间1-D），但如果体二极管的反向恢复较慢，则会产生较大的功率损耗。SiC MOSFET的反向恢复速度非常快，可以更大程度地减少功率损耗的影响，非常适合用作图腾柱PFC的功率器件。

接下来，在“负半周”期间，图腾柱高边开关（S1）作为升压转换器进行高频开关（图(c)：期间D），S2进行整流工作（图(d)：期间1-D）。S3和S4按照商用交流电的每半个周期切换一次。

图2.不同状态的工作示意图

图腾柱PFC实机评估

为了验证第4代SiC MOSFET在降低图腾柱PFC损耗方面的效果，我们使用实际应用板进行了实验。表1为PFC评估条件以及所用SiC器件的规格。如果输出电压为400V，则与耐压750V的SiC MOSFET相匹配。在这里我们使用的是SCT4045DR。

表1.PFC评估条件

图3为实际应用板的开关波形。从图中可以看到其开通和关断时间非常短，仅为20ns～30ns。

图3. 开关波形

图4为效率测试结果。当使用第4代SiC MOSFET时，在1.5kW半负载时实现了98%以上的高效率，在3kW满负载时实现了97.6%的高效率。

图4. 实测效率

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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

应用笔记或设计指南 - ROHM - Rev.001 - 2021.10 PDF 中文下载

德欧泰克SiC MOSFET具有1200V VDS和52A连续ID，满足直流快速充电站应用需求

直流快速充电站是电动汽车需要在尽可能短的时间内最大续航里程的理想解决方案。DIOTEC的SiC MOSFET DIF120SIC053功率MOSFET脱颖而出，使这一切成为可能。该MOSFET具1200V VDS和52A连续ID，TO-247-4L封装，并配备开尔文源触点，便于散热器安装，RDS(ON)＜53mΩ。

应用方案发布时间 : 2024-07-18