【应用】效率达98.1%！SiC MOS管让LLC系统更稳定

时间： 2017-04-11 来源：世强作者：zyliuliu

技术问答

【摘要】SiC MOS管实现了高耐压、宽禁带、低损耗的性能，降低系统的复杂度并显著提高了整机效率。其中，SiC MOS管C2M0080120D耐压可达1200V，具有很低的开关损耗。其应用于充电桩LLC变换电路中时，降低了系统成本，提高产品的稳定性，整机效率高达98.1%。

作为战略性新兴的产业，电动汽车得到了迅速的发展，充电桩和车载充电机作为其配套设施，也成为了电力电子行业的新热点。

通常情况下，充电桩的电源模块功率为15kW，其输入为三相380V交流电，经过PFC升压后，其母线电压高达600~800V。如此高的直流母线电压给后级的DC/DC变换器设计带来了极大的挑战。

首先是器件的选择。800V的母线电压，要求DC/DC的MOSFET的额定电压至少需要1000V，受限于Si材料的特点和生产工艺，超过1000V的Si MOS管非常少。

其次是高压下的开关损耗很大，使得我们必须选择软开关的电路拓扑。LLC变换器可以在全负载范围内实现ZVS，使得在高压输入时高开关频率成为可能。

在SiC MOS管应用之前，为满足上述两点要求，通常采用的方案是三电平LLC电路，在一个桥臂使用四个600V的MOSFET串联，来解决高母线电压带来的MOS管应力问题。其拓扑电路图如图1所示。

图1：三电平LLC变换拓扑电路图

三电平LLC变换器使用低压MOS管应用在高直流母线电路，并实现了软开关功能。但是，三电平LLC变换同时存在一些无法克服的缺点：

1）每个桥臂需要4个MOSFET以及各自的驱动，增加了系统的复杂度和控制难度；

2）每个桥臂需要各自的钳位二极管，增加了系统成本和整机功耗。

针对以上缺点，WOLFSPEED推出了新型SiC材料MOS管，实现了高耐压、宽禁带、低损耗的性能，降低系统的复杂度并显著提高了整机效率。图2是使用Wolfspeed的SiC MOS管C2M0080120D，实现两电平LLC变换拓扑图。

图2：SiC MOS管实现两电平LLC变换拓扑图

由图2与图1的对比可以看出：

1）采用SiC MOS管C2M0080120D耐压可以轻松做到1200V的额定电压，取代两个串联的600V Si MOS。其直接应用在800V的直流母线系统中，使用两电平拓扑代替复杂的三电平拓扑，降低了系统的复杂度，使控制算法更加简单，缩短了充电桩企业的研发周期，提高了产品的稳定性。

2）C2M0080120D的栅极电荷非常小，充放电速度很快，具有很低的开关损耗。所以，其可以显著提高MOS管的开关频率，从而降低电容、电感以及变压器等无源器件的体积和用量。同时，使用SiC MOS管C2M0080120D会降低整机的成本，提高充电桩的能量密度。

表1所示为SiC两电平拓扑方案与Si三电平拓扑方案的系统损耗对比表格。从表格中可以发现，SiC MOS管由于存在寄生电容，开关速度以及反向恢复电流都比较小。因此，同样开关频率下，开关损耗更小，整机效率也高达98.1%。

表1：SiC两电平拓扑与Si三电平拓扑的系统损耗对比

C2M0080120D的主要性能特点：

• 耐压高达1200V

• 导通阻抗低至80mΩ

• 开关频率可达400kHz

• 驱动简单且容易并联使用

• 符合RoHS标准

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全部评论（3）

EV Lv6. 高级专家 2018-11-21

东西不错，价格高
吊个天 Lv7. 资深专家 2018-10-22

出来了实物了？？？98.1%%%？？？？
辛巴 Lv8. 研究员 2018-04-14

学习了

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HI-SEMICON（深鸿盛）MOSFET/SiC肖特基二极管/SiC MOSFET选型指南

目录- 公司简介 MOSFET Product Introduction VDMOS 超结MOSFET 中低压MOSFET 碳化硅肖特基二极管碳化硅MOS MOSFET/SiC肖特基二极管封装

型号- SCF60R190C,SFD3006T,SFD6003T,SGP104R5T,SFS0406T4,SFM6005DT,SFD7N70,SFW90N25,SFQ0320T4,SFD18N20,SFM4009T,SFE6001T2,SFM6004T5,SFK2N50,SFF60N06,SFN4006T5,SFM0420T4,SFP10003PT,SFF18N20,SCF65R190TF,SFD2N50,SFM4004PT,SFS6003PT,SFP33N10,SFS4010T,SGS6001T4,SGP6008T,SFS3401,SFQ0318T4,SC3D40120D,SFS3400,SFK1N65,SCD65R960C,SFS4010T2,SFF5N80,SFS0407T4,SFS3407,SFD6005T,SFD10003PT,SFD7N50,SFM6005ST,SFF18N50,SFP40P10,SGS15HR430T,SFA10015T,SFP50N06,SCF65R640C,SFD3003T,SFQ0322T4,SFF12N65,SFD6006T,SGD105R5T,SFP11P20,SFD6N70,SFS6007T,SGM10HR14T,SCF65R380C6,SFS3400.A,SFS3001T2,SCD70R600C,SFQ0420T4,SCF60R580C,SGXXXXXPT,SGM062R3T,SFS4525T,SFD3004T5,SFS3401A,SGM066R5T,SFN3009T,SGM031R7T,SFB11N90,SCD70R900C,SFU3006T,SFP9N20,SFA110P06,SFR0305T2,SFF50N06,SFD6007T,SCD80R500S,SC3D08065G,SCF65R380C,SFD4006T,SC3D08065I,SFN0315T4,SFN3003PT,SFA6005T,SFS4008T2,SFS2300,SGP157R5T,SFS2301,SFM10015T,SFH8402DW,SC3D04065E,SCU70R900C,SCF60R280C,SFS2304,SFS2303,SFF13N50,SFS2305,SC3D04065I,SFF7N50,SCF65R540T,SFD50N06,SFP20007,SFU18N20,SGP104R0T,SCD65R1K2C,SFN0330T2,SFD6008T,SGM107R7T,SC3D04065A,SFM4010T,SFF20N50,SC3D20065D,SFP40N20,SFS0307T4,SFD3012T,SFF7N65,SCD60R580C,SFU5N20,SC3D10065A,SGM105R0T,SCF65R310C,SCF60R360C6,SFS0405T4,SC3D10065G,SC3D10065I,SFP6P10,SFM4005DT,SC3K080120,SCK65R1K15C,SFW50N25,SFU4N65,SFN0413T4,SFD5N65,SFP30P10,SFM10003PT,SC3D08065A,SFP18P10,SFD4N90,SFF7N70,SCF60R125C,SFXXXXXPTX,SFD4006PT,SFD4003T,SCF70R600C,SFF6005T,SFS0306T4,SCF80R950C,SGA104R0T,SFD3010T,SFE3007T,SFD5N50,SFP3006T,SFP3018T,SFP18N20,SGP103R0T,SCW65R075CF,SCF65R170C,SFS6012T2,SGD6008T,SGM041R8T,SFD4001PT4,SFD4001PT5,SFF8N65,SFN3006PT,SC3K040120,SGM6008T,SFD4N70,SCW60R030CF,SFB50N25,SCW65R041CF,SFP6005T,SFS2013PT,SCF70R420C,SCW65R090C,SGM031R1T,SCD70R420C,SC3K075120,SFD33N10,SCW65R099TF,SFP5P03,SCF60R160C,SFR0206T2,SFD4N65,SC3D15120H,SFS2N7002,SFF33N10,SCF70R360C6,SFD2008T,SFN3003T,SFS2302B,SGM109R5T,SFM6008T,SFD3006PT,SFD6003PT,SGA104R5T,SFF20N65,SFK4N65,SFB90N25,SFD5N20,SFR0205PT2,SGM030R7T,SFF8N80,SC3D30065D,SFN3002T,SFU9N20,SFD7N65E,SFD9N65,SFD4004PT,SFF20N70,SGM042R4T,SFP6007T,SFS3401B,SFS4435,SFU6003T,SGU6008T,SFM0430T2,SFF10N70,SCF60R360C,SFD2006T,SC3D06065E,SC3D06065G,SFP75P55,SC3D10120H,SFF3N80,SC3D06065A,SCD70R600C6,SCD65R380C,SFD14N25,SC3K015120,SFSAP4580,SFS6010T2,SCD65R540T,SGP105R5T,SFF4N65,SFF10N65,SC3D30120H,SFM0320T4,SC3D30120D,SC3D16065A,SC3D16065D,SC3D16065G,SFP27P20,SC3K050120,SFU6005T,SFW10P04,SFD3N50,SFF4N70,SFM10008T,SFF9N90,SCXXXXXXXXFX,SFD2003T,SFN0318T2,SFD3009T,SFM3011T,SFD6005PT,SC3K032120,SFP110N55,SFF16N65,SC3D12065A,SFF10N80,SFF5N50,SC3D12065G,SGD10HR20T,SC3D12065I,SC3D20120H,SFP59N10,SFN6004T5,SXXXXXXX,SFD9N20,SCF65R240C,SC3D06065I,SCD65R640C,SFS2012PT,SGA105R5T,SFN0250T2,SFM3012T,SC3D20120D,SGM041R3T

选型指南 - HI-SEMICON - 2022/11/18 PDF 中文下载

瑶芯SiC MOSFET荣获第十九届“中国芯”优秀技术创新产品奖

2024年11月7日，国内集成电路行业最受瞩目的年度评选—“中国芯”优秀产品征集结果在珠海正式揭晓，瑶芯微SiC MOSFET/AK1CK2M040WAM以技术创新性和优异的产品性能表现，在众多参评产品中脱颖而出，荣获2024年第十九届“中国芯”优秀技术创新产品奖。

原厂动态发布时间 : 2024-11-15

中电国基南方（CETC）SiC电力电子器件选型指南

描述- 中电国基南方是国内最早从事SiC电力电子器件研发和生产的企业。在SiC为代表的第三代功率半导体领域承担了国家科技重大专项、“863”、“973”、国家重点研发计划等超过80项国家级课题；申请发明专利超过200多项，其中PCT10项，已授权67项。产品系列电压覆盖650V-6500V，电流覆盖2A-150A，产品性能和可靠性满足多种应用需求，已广泛应用于新能源汽车及充电设备、轨道交通、新能源发电、电网传输、家用电子设备等领域。

型号- WS4A020120A,WS4A050065D,WMH075M120A1A,WS4A050065B,WS4A020120B-V,WS4A020120B,WS4A020120D,WS4A040120K,WMIT075M120B1A,WS4A040120D,WM2HA020065Y,WS4A040120B,WMT075M120B1A,WMH020M065A1A,WS4A030065D,WS4A020120J,WS4A040120B-V,WS4A020120K,WS4A030065J,WS4A025170B,WS4A025170D,WS4A030065B,WM2A030065L,WM2A030065K,WS4A030065K,WS4A050170B-V,WMD075M120B1A,WM2HV020170L,WS4A006065F,WM2HV020170K,WS4A006065E,WS4A004065A0,WS4A006065B,WS4A006065A,WS4A010065E,WS4A015065J,WS4A010065F,WS4A010065A,WS4A015065F,WS4A010065B,WM2A080170N,WM2A080170L,WM2A080170K,WM2HV140120N,WM2HV140120L,WM2HV040065L,WM2HV040065K,WM2HA040120N,WM2HA040120L,WM2HA040120K,WM2A060065N,WM2A060065K,WM2HV040065N,WM2A060065L,WS4A050170B,WM2A060065Y,WM2HA030120N,WM2HA030120K,WS4A050170D,WM2HA030120L,WM2HA020120K,WM2HV140120K,WS4A005120E,WM2HA020120L,WM2A040120L,WM2HV020120N,WM2HA020120N,WM2HV020120K,WM2HV020120L,WM2A040120K,WS4A010065J,WS4A015120J,WS4A015120D,WM2V080170K,WS4A050065B-V,WS4A005120A,WS4A005120B,WMH016M120A1A,WM2V080170L,WM2HA040065N,WM2V080170N,WM2HA040065L,WM2HA040065K,WS4A020065A,WS4A020065D,WS4A020065B,WM2HV030120K,WS4A020065B-V,WM2HA040065Y,WS4A020065F,WS4A015120A,WM2V040120L,WM2V040120K,WS4A015120B,WMH060M120A1A,WM2HA011075K,WM2HA011075L,WM2HA04006Y,WM2HV030120N,WS4A060120D,WS4A020065K,WM2HV030120L,WS4A020065J,WM2HA024200LP,WS4A060120K,WM2V040170L,WM2V040170N,WS4A025170B-V,WM2V040170K,WMH080M170A1A,WS4A030120K,WS4A030120B-V,WM2HV060120L,WM2HV060120K,WM2HV060120N,WMIT040M120B1A,WM2HV011075L,WM2HV011075K,WS4A200120T,WMT040M120B1A,WM2HA240120N,WS4A010120E,WS4A004065F0,WS4A010120D,WS4A010120B,WS4A010120A,WM2A050330L,WM2HA240120E,WS4A008065B,WM2HV040120L,WS4A060065K,WS4A008065A,WMD040M120B1A,WS4A008065F,WS4A008065E,WM2HA140120L,WSXAXXXXXX0,WM2HA140120K,WM2HA140120N,WS4A050120D,WS4A050120B,WMH040M120A1A,WM2HV016120L,WM2HV016120K,WM2HA020170L,WS4A010120J,WM2HA020170K,WS4A040065K,WS4A050120B-V,WMH060M075A1A,WS4A015065A,WS4A015065B,WM1A650170N,WM1A650170K,WM2A075120K,WM2A075120L,WM2A075120N,WM2V020065N,WM2V020065K,WM2V020065L,WS4A004065B0,WS4A004065E0,WMXAXXXXXX0,WM2V075120N,WM2HA060120K,WM2V075120K,WM2HA060120L,WM2V075120L,WM1A080120K1,WM2HA060120N,WM2HV075120L,WM2HA020065K,WS4A030065B-V,WM2HA020065L,WM2A040170K,WM2A040170L,WM2A040170N,WM2HA016120L,WM2HA016120K,WM2HA020065N,WM2HA016120T,WM2A060090N,WMH020M120A1A,WM2A060090K,WM1A080120L1,WM2A060090L,WM2A100200LP,WM1A01K170K,WS4A030120D,WM2A050200LP,WM2A020065L,WM2A020065K,WM2A020065N,WM1A01K170N,WS4A030120B

选型指南 - 中电国基南方 - 2024/7/30 PDF 中文下载

蓉矽1200V 40mΩ碳化硅产品NC1M120C40HT用于车载充电机，整体系统效率提升约为2%，峰值可达97%以上

蓉矽半导体自主研发的1200V 40mΩ SiC MOSFET NC1M120C40HT已顺利通过AEC-Q101车规级测试和HV-H3TRB加严可靠性考核，支持11kW/22kW大功率主流充电，适配目前OBC 800V高电压电池发展趋势。采用1200V SiC器件可以简化系统拓扑复杂度，总损耗可降低50%以上，磁性器件体积可降低70%以上。整体系统效率提升约为2%，峰值可达97%以上。

应用方案发布时间 : 2024-07-17

【元件】新动向 | 爱仕特内绝缘型SiC MOSFET，内置陶瓷片优化绝缘和导热性能，为高效能应用提供新选项

爱仕特始终秉承创新理念，近期推出了1200V和1700V两款内绝缘型TO-247-4封装的SiC MOSFET。这些创新产品在保持标准封装尺寸，通过内置陶瓷片优化了绝缘和导热性能，背面散热器做了悬浮电位设计，减少了外部绝缘材料依赖，降低了材料老化导致的长期运行故障风险，增强了产品可靠性和耐用性。

产品发布时间 : 2024-09-29

蓉矽1200V 40/75mΩ碳化硅MOSFET用于直流充电桩，减少50%器件用量，助力800V高压快充充电桩行业发展

基于蓉矽半导体第二代1200V 40/75mΩ SiC MOSFET的两电平方案结构简单、控制方便，可简化系统拓扑，减少50%的器件用量，助力800V高压快充充电桩行业的发展。蓉矽半导体1200V 40mΩ SiC MOSFET电压等级为1200V，最大可持续电流达75A。

应用方案发布时间 : 2024-07-17

【应用】采用开环LLC＋电流源PFC方案实现全碳化硅高功率密度充电桩模块设计

国产碳化硅领先品牌瞻芯电子采用SiC MOSFET、SiC SBD和SiC MOSFET驱动芯片开发了全碳化硅的充电桩模块包括PFC和DCDC的原型设计。该参考设计的功率密度比业界主流的充电桩模块提升50%，揭示了碳化硅功率器件在高功率密度、高性能充电桩模块领域的巨大优势和潜力。

应用方案发布时间 : 2020-12-29

TOLL Package SiC MOSFET New Product Announcement

型号- YJD212080TLG1,YJD206520TLGH,YJD212060TLGH

商品及供应商介绍 - 扬杰科技 - 2024/6/18 PDF 英文下载

蓉矽半导体碳化硅产品在车载充电机中的应用：已通过AEC-Q101测试和HV-H3TRB考核

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应用方案发布时间 : 2024-07-20

【应用】国产SiC MOSFET IV1Q12050T4助力30KW充电模块全桥LLC设计，最高效率可达96.5%

新能源汽车的快速发展，带来充电的需求，为了满足电动汽车的快速充电，充电桩直流充电模块在其中有着不可替代的作用，本文重点介绍瞻芯电子1200V的SiC MOS管 IV1Q12050T4助力30KW充电模块全桥LLC设计，最高效率可达96.5%。

应用方案发布时间 : 2022-03-05

显著提升充电桩充电效率，基本半导体应用于高压快充的E2B碳化硅功率模块方案解析

基本半导体PcoreTM2 E2B全碳化硅半桥MOSFET模块BMF240R120E2G3基于高性能晶圆平台设计，在比导通电阻、开关损耗、抗误导通、可靠性等方面表现出色。在高压快充的大背景下，以基本半导体为代表的碳化硅功率器件企业将不断加大研发力度，确保先进技术能紧跟行业趋势和市场需求，为充电桩设备制造企业提供更高性能的碳化硅功率器件。

器件选型发布时间 : 2024-07-08