【元件】 瑶芯新一代1200V G4.5碳化硅MOSFET，持续赋能新能源产业高速发展
瑶芯新一代1200V G4.5碳化硅MOSFET，持续赋能新能源产业高速发展
新平台介绍
1.1 平台特点
瑶芯微电子科技（上海）有限公司凭借其先进的技术，推出1200V G4.5技术平台AK1CK2MXXX系列SiC MOSFET，在导通电阻与动态性能上均实现了相当大的提升。这一卓越的性能优势，不仅提高了能源转换效率，还降低了系统的功耗，为用户带来了更高效、更可靠的使用体验。无论是在电动汽车领域，还是其他新能源应用中，AKS 1200V G4.5 技术平台都展现出了强大的竞争力。以1200V G4.5 40mΩ（AK1CK2M040WAM）为例，其主要应用于 OBC（车载充电机），而此应用对寄生电容 CGD的要求极高；该产品此参数低至10pF以下，使得器件在开关损耗上也有较大的提升。同步明年将推出更新一代G5产品，实现了卓越的技术升级，RON,SP将进一步降低。
图1 AKS 1200V SiC MOSFETs技术对比
1.2 产品分布
表1 AKS 1200V G4.5 SiC MOSFETs系列产品
1200V G4.5技术平台拥有14-80mΩ多种规格及不同的封装形式，以匹配不同的拓扑电路应用。
技术参数
2.1 器件品质
功率器件通常采用RON,SP（比导通电阻）和FOM（品质因子）来衡量器件性能。
1200V G4.5平台产品RON,SP相较于上一代G4平台产品降低了16%，未来在G5平台上预计RON,SP再降低12%，FOM再降低10%。
图2 AKS SiC MOSFETs 归一化RON,SP：G4 vs. G4.5 vs. G5
图3 AKS SiC MOSFETs 归一化FOM：G4 vs. G4.5 vs. G5
2.2 温升
在实际应用中，功率器件的导通电阻并非一成不变，通常规格书中器件导通电阻典型值指的是常温状态下器件的导通电阻，而在大功率应用场合，器件通常会工作在更高的结温下，因此，需要知道器件在高温下的导通电阻表现。
1200V G4.5平台产品在各个温度工况下，导通电阻均低于G4平台同规格产品，在常温状态下导通电阻下降了9%，在175℃高温状态下，电阻下降了3%，导通电阻值降低意味着器件的静态功耗会更小，可选择的功率应用范围更广。
图4 AKS SiC MOSFETs 不同结温下归一化RDS(ON)：G4 vs. G4.5
图5 AKS SiC MOSFETs 常温与高温归一化RDS(ON)：G4 vs. G4.5
2.3 电荷
栅极电荷QG是代表器件驱动栅极所需要的电荷值，在一些快速开关应用中，栅极电荷越小代表器件开通和关断的速度越快，可以降低器件的动态损耗。
1200V G4.5平台产品的QG减小20%，寄生导通因子（PTO）降低44%（PTO=QGD@800V/QGS@VTH_25C ），增加开关速度的同时，降低了寄生导通出现的可能性。
图6 AKS SiC MOSFETs QG：G4 vs. G4.5
图7 AKS SiC MOSFETs PTO：G4 vs. G4.5
2.4 输出电容
输出电容COSS是决定器件开关损耗的重要指标之一，其产生的动态损耗EOSS在开关过程中发挥了重要的作用，在拓扑电路应用中会影响系统的效率。
1200V G4.5平台产品相较于G4平台产品，输出电容更低，优化了产品的EOSS/QOSS，可有效降低应用中的动态损耗。
图8 AKS SiC MOSFETs COSS：G4 vs. G4.5
图9 AKS SiC MOSFETs Eoss/QOSS：G4 vs. G4.5
2.5 双脉冲测试
双脉冲测试是表征器件动态特性的常用测试方法，1200V G4.5平台产品通过器件设计优化，在双脉冲测试中的开关损耗均优于G4平台产品，其体二极管的反向恢复电荷也降低了6%。
图10 AKS SiC MOSFETs 不同RG(EXT)开关损耗：G4 vs. G4.5
图11 AKS SiC MOSFETs Qrr：G4 vs. G4.5
2.6 效率测试
30kW风冷2U充电桩中，三相LLC部分采用1200V 40mΩ碳化硅MOS效率对比测试，在60-100% Load下，G4.5平台相比G4平台同等Rdson产品效率提升0.01-0.04%不等。
图12 SiC应用于三相LLC拓补
图13 30kW风冷2U充电桩模块
图14 AKS SiC MOSFETs 不同负载下转换效率：G4 vs. G4.5
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