碳化硅肖特基二极管、碳化硅MOSFET等碳化硅功率器件用于变频空调等白色家电，具备更高的效率、开关频率

时间： 2024-08-26 来源：SMC（桑德斯微电子公众号）

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白色家电指可以替代家务劳动的电器产品，包括洗衣机、空调、电冰箱、大部分厨房电器等。

应用背景和促进因素

为了进一步减小电抗体积，优化整体结构，提高系统的效率，变频空调PFC频率已由目前主流的40kHz，往70kHz、80kHz甚至更高的频率设计，这对IGBT和快恢复二极管 (FRD) 的高频要求越来越高，要求IGBT开关时间更快，FRD反向恢复时间更短。

由于常规硅基肖特基管电压最高为250V，已无法满足高压要求，因此碳化硅肖特基二极管已成为一种主流替代选择。

2020年7月1日正式实施的新能效标准，进一步促进了空调节能技术的提升。

应用产品及优势

目前白色家电行业用到的碳化硅器件主要有两类，一类是碳化硅肖特基二极管，一类是碳化硅MOSFET。碳化硅肖特基二极管主要用于功率因数校正电路PFC，碳化硅MOSFET则是用于电机驱动等方向。

无桥图腾柱PFC因其高效率、简单的拓扑设计和良好的EMI特性，受到业界的追捧，而碳化硅器件由于开关速度快、导通损耗小、耐压高、无反向恢复时间和高稳定性，可以将PFC电路的优势最大发挥出来。

通过应用碳化硅肖特基二极管提升输电效率，进而提升空调产品能效，如果驱动电机应用碳化硅MOSFET，空调的能效水平可进一步提高。

应用方案及总结

碳化硅技术带来了更高的效率，可以减少空调散热器的尺寸和热管理的成本。同时，更高的开关频率可以降低磁性元件的成本和尺寸，实现更高的功率密度。

此外，低电磁干扰特性则可以降低电磁干扰滤波器的成本并解决电磁干扰的研发成本。

- 用碳化硅器件代替IGBT模块，提升系统性能

- 实现无传感器FOC算法，简化整体系统设计

- 实现同步整流，提高轻载和待机效率

- 开关频率16KHz，相对于常规硅基IGBT，开关频率提升2倍，死区时间减小一半，控制效果更优，THD更小，系统噪声更小

碳化硅的这些优势，最终帮助白电客户实现更低的系统成本和更优的系统性能。

市场走向

碳化硅器件在其它家电上的机会也会随着空调等白电的应用而普及。理论上，只要是PFC、升压电路、以及高压或者高功率电源场合，都会有碳化硅功率器件的应用机会。总体来说，功率越大，电压越高的场景，用碳化硅的优势越明显。

SMC桑德斯微电子根据客户的需求设计和生产半导体及相关产品。

2015年，SMC布局碳化硅产品的设计、研发与制造，并推出了一系列节能可靠、高性价比的大功率碳化硅器件，可广泛运用于包括新能源汽车、光伏、储能、电源等各个领域。

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