蓉矽1200V 30A SiC SBD（NC1D120C30KT）应用于40kW单向充电模块，电路损耗降低180W

时间： 2024-10-30 来源：NOVUSEM

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1. 摘要

随着中国新能源汽车的快速普及，充电设施建设迎来了高速发展，功率不断增大，对单台充电模块功率密度和效率提出了更大挑战。在高功率密度和高效率的解决方案中，由于SiC MOS同时兼顾高频、高压、更高工作温、高效率等优点，使得其在充电桩领域得到了广泛应用。

本次以某品牌40kW单向充电模块为测试平台，对蓉矽SiC MOS和SiC SBD在该充电模块中应用表现进行了较为全面的测试。

测试环境

2. 样机参数

本次测试采用的40kW充电模块额定输出功率为40kW，输入为AC380V，输出电压为200V-1000V，最大输出电流为130A。热设计采用强制风冷。实物如图1所示。

图1 充电模块实物

3. AC/DC回路拓扑

分析得出其AC/DC部分采用维也纳整流拓扑（见图2）。在硬件设计中，电路采用单管并联的方式，与两组整流电路直接并联方式相比，该方案需考虑并联器件的均流问题，设计中需均衡并联回路的走线电感和电阻，对PCB设计要求更高；但该方案中每桥臂4颗IGBT采用两并、共集方案，共用一组驱动电源，并联器件共用一路驱动；另外，AC端只需三路电流采样电路。整体方案硬件成本较低。

图2 维也纳整流拓扑

图3 维也纳整流拓扑原边波形

4. 测试结果

4.1 测试条件及方案

原机AC/DC电路外侧二极管为1200V 超快恢复二极管，内侧开关管为IGBT。考虑到前期在T型三电平中对内侧开关管采用SiC MOS替代IGBT方案，系统效率约提升0.1%，而在结构上，其和维也纳拓扑中内侧开关管相同。所以本次测试中不对IGBT进行替换，仅对维也纳整流电路中的外侧超快恢复二极管用SiC SBD进行更换测试。二管参数和具体测试条件和见表4和表5。

表4：测试用二极管主要参数

表5 AC/DC电路对比测试方案

4.2 测试数据

根据测试数据（如图6、7所示），更换蓉矽SiC SBD后，整体效率均有提升。800V输出条件下，满载效率提升0.45%，损耗降低约180W。600V输出条件下，效率提升最小，约为0.34%，损耗仍降低约136W。另外，在相同测试条件下，蓉矽碳化硅肖特基二极管表面温度低于原机快恢复二极管3℃以上（见表8）。结合二极管的V_f数据，蓉矽SBD室温下V_f为1.41V，约为原机快恢复二极管的43%，可见1200V SiC SBD在该部分应用中具有明显优势。

表8：AC/DC电路中整流二极管温升数据 (℃)

备注：二极管 1#和2#为一个桥臂桥中的上下管，同散热器安装，1#靠近进风口

5. 测试总结

在该部分测试中，采用蓉矽NC1D120C30KT（1200V/30A/TO247-2）SiC SBD更换原机UFRD，蓉矽SiC SBD的V_f、Q_rr以及t_rr均优于原机UFRD，且全功率范围效率高于原机，最大效率差为800V满载输出时，约0.45%，对应损耗降低180W。可见，在损耗和温升方面SiC SBD在维也纳整流电路应用中具有明显优势。

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碳化硅功率器件 SIC二极管 SIC MOS

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ISABELLENHUETTE,LITTELFUSE,LAIRD,SILICON LABS,ADVANCECHIP,RENESAS,VINCOTECH,II-VI MARLOW,WOLFSPEED,LONGSUNG,KYOCERA,PI,ROGERS,MELEXIS,SGMICRO - 优选器件方案 - V1.1

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瞻芯电子（InventChip）碳化硅（SiC）功率器件/驱动与控制芯片选型指南

目录- 公司介绍产品应用产品概览 SiC Devices 产品概览驱动与控制芯片碳化硅（SiC）MOSFET 产品目录碳化硅金属氧化物场效应晶体管系列产品碳化硅（SiC）肖特基二极管产品目录碳化硅肖特基二极管系列产品碳化硅功率模块系列产品栅极驱动芯片系列产品图腾柱 PFC 控制芯片系列产品产品可靠性测试规范

型号- IV2Q12040BD,IV1B12009HA2L,IV1D12030BD,IV2Q07014T4Z,IV1Q12050D7Z,IVST12017MA1L,IV2Q12100BD,IV1Q12017T4ZG,IV1Q12160T4Z,IVST12080DA1L,IVCR2405DR,IV2Q12040T4Z,IV1D06020BD,IVCR1412SR,IV2Q12013T6Z,IV2Q06060BD,IV1Q12080T3Z,IV2Q171R0BD,IVCO1A01DQR,IV1Q12750T3,IV2Q12030D7Z,IV1D12015BD,IV2Q07014BA,IV2Q07014BD,IV2Q12160T4Z,IV1D06006F5,IVCO1A01DR,IV1B12013HA1L,IVSM12040HA2Z,IVSM07060HA2Z,IV2Q12200T4Z,IV2Q06060L1,IV1D06010O2,IVCO1A02DWR,IV1Q12030BDG,IV1Q12080T4Z,IV1Q12750BD,IV2Q171R0T3,IVCC1102DR,IV1Q06060BDG,IV2Q12040K1Z,IV1D06020T2,IV3D12060U3,IV1Q12050T3,IV1D12020T2,IV1Q12050T4,IV1Q12080BD,IVST12050SA1L,IVCR2504DR,IV1Q12017BDG,IV1D06006BD,IV1D06004O2,IV1D12020T3,IV1Q06060D7G,IV2Q12160BD,IVCR2402DR,IV2Q12160D7Z,IV2Q06040BD,IV2Q12017BD,IV1D12040U3Z,IV2B12003HA2L,IVCO1A02DWQR,IVCR1801ASR,IV1D06020U3Z,IV1Q06040T4Z,IV2Q12017BA,IV3D12030U3,IV1Q06060T4ZG,IV2Q12013BD,IV2Q12013BA,IV1D12010O2,IVCC1102F4AR,IVCO1412DDWQR,IVST12040DA1L,IV1D06010T2,IVCR1401DR,IV1Q12080T3,IV1D12020BD,IV1D12040U3,IV1D06004P3,IV1Q12080T4,IV3D12015T2,IV2Q12080D7Z,IVCR2404MPQR,IV2Q06025BD,IVTM12080TA1Z,IV2Q06040L1,IV2Q17020T4Z,IV2Q20045BD,IV3B20023BA2,IV3D12030T2,IV2D12002BD,IVCO1A02DQR,IV1D12005BD,IVCC1104F4AR,IV2Q06025T4Z,IV2Q06040T4Z,IV2Q06060O3Z,IV1Q06060T4G,IV1D12040T2,IV2Q12100D7Z,IV2Q171R0D7Z,IV2Q06025L1,IVST12050MA1L,IVST12160DA1L,IVCR2403DR,IV1Q06040BD,IV1Q12160T3,IV1Q12160T4,IV1B12025HC1L,IV1Q12017BAG,IV2Q12200D7Z,IV2Q20045T4,IV2D12020T2,IV2Q12200BD,IV2Q06060T4Z,IV2Q12030T4Z,IV2Q12040D7Z,IV2D12020BD,IV1D12040BD,IV6212004HA2,IV1Q06060T3G,IVCR1407ASR,IV1Q12050BD,IV1Q12017T4G,IV1D12010T2,VSM12080HA2Z,IVCR1402DPQR,IV1D06004F5,IV2B12006HA1L,IVCO1411DDWQR,IV1Q06040T4,IV1Q06040T3,IV1D06010BD,IV1Q12160BD,IV1Q12750O3,IV1Q06040L1,IV1Q12160D7Z,IVCC1104DR,IV2Q12080BD,IV2Q175S0BD,IV2Q06025D7Z,IV6212004HB2,IVSM06025HA2Z,IVST12017SA1L,IV1D12030U3,IV1D20020T2,IV1D06004BD,IV1D06006O2,IV2D12020D2Z,IV2Q06040D7Z,IV2Q12017T4Z,IVCR2404DR,IV2Q06060D7Z,IVCO1A01DWR,IV1Q12030T4G,IV2Q17020BD,IV3D12020T2,IV1D12010BD,IV2D12002P2,IV2Q12030BD,IVST12120DA1L,IV2Q12080T4Z,IV1D06020U3,IVCO1A01DWQR,IV1D12030T2,IVHD122M1TA2Z,IVCO1A02DR,IV1D06006P3,IV1Q12050T4Z,IVCR2404MPR,IV1D12010P2Z,IV2Q12100T4Z,IVCR1401DPR,IV1Q06060L1G,IV2Q12080K1Z,IV1Q12080D7Z,IV2Q171S0BD,IV1D12015T2,IV1D20020BD,IV2D12002O2,IVSM12160HA2Z,IV1D12005O2,IV2Q171S0S1

March 2024 - 瞻芯电子 - 选型指南代理服务技术支持现货查询批量订货

【视频】面向光储市场应用，阿基米德提供效率更优的功率产品解决方案

型号- AMG300L12P4H3RA,AMG300L65P4S5RC,AMG225L65F2S5RA,AMG500L12P4H7TA,AMG450L65P4S5FC,AMG600H12S1H3RA,AMG300L65F2S5RC,AMG400L12P4H3RA,AMG300L65F2S5RA,AMG375L65P4S5RC,AMG150L12S2H3RA,AMG300L65F2S5RB,AMG400L12P4H7TA,AMG225L12S2H3RA,AMG450L65P4S5RC,AMG450L65F2S5RC,AMG300L12S2H3RA,AMG450L65F2S5RB,AMG160L12F2H3RA

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