【经验】基于SiC MOSFET设计的ANPC电路，其低侧MOSFET的双脉冲测试结果及原因分析

时间： 2019-04-29 来源：Vincotech

技术问答

选型帮助

研发客服

商务客服

VINCOTECH 碳化硅（SiC） MOSFET能够满足1500V太阳能逆变器的高开关速度、高系统效率要求，可实现高集成度和高功率密度，但在开关性能方面仍有不足之处。本文基于SiC MOSFET设计的ANPC电路，介绍其低侧MOSFET的双脉冲测试结果及原因分析。

1、有源中点箝位型太阳能逆变器

图1展示了有源中点箝位（ANPC）电路，包含4个电网频率同步的IGBT（T1-T4）和它们的反并联二极管（D1-D4），以及两个高速MOSFET（T5和T6），该电路的目标应用是一个具有高开关频率（高达64kHz）、高效率的1500V组串型逆变器。除前述组件外，图1中还有两个与直流母线连接的电容（CDC1和CDC2）、一个扼流线圈LAC，电路的输出是单相输出。

图1 有源中点箝位（ANPC）电路图

基于图1所示的电路，在双脉冲测试平台上对SiC MOSFET的开关性能进行研究，双脉冲测试平台的低电感驱动电路，能够提供正、负栅极驱动电流。利用双脉冲测试平台采集图1中低侧MOSFET T6的开关波形和开关能量，首先使T6导通一段时间以建立起电流，然后再使其关断一小段时间，让电流在高侧MOSFET T5的体二极管中完全换向。接着又重新导通T6，同时完成对MOSFET及二极管的开关波形和开关能量的测量。

2、双脉冲测试结果

从T6的导通波形（图2）可以看到漏极电流有一个尖峰，随后又出现了漏极电流振铃和栅极电压振铃，这代表在高侧MOSFET T5上发生了寄生导通，这种现象又称为交叉导通或直通。

图2 低侧SiC MOSFET的导通波形（U_dc=600V，I_ds=140A，T_j=150℃，V_g=-5/16V）

3、发生寄生导通/交叉导通/直通的根本原因

在T6导通前，电流由T5的体二极管续流；在T6导通期间，电流换向至低侧通道（如图3所示），从而导致二极管进入阻断状态，中点电压以高dV/dt从DC+变化为0V。

图3 硬开关ANPC的电流路径

如图4所示，SiC MOSFET的栅极和漏极间存在米勒电容C_gd，栅极和源极间存在米勒电容C_gs，漏极和源极间存在米勒电容C_ds。C_ds上的电压以高dV/dt增大，然后电流流过C_gd和C_gs，C_gs上的电压随之升高，若该电压达到导通阈值，MOSFET就会导通。

图4 SiC MOSFET内部的米勒电容和栅极电阻

这次导通使低侧MOSFET的漏极出现了电流尖峰（如图2所示），也产生了较高的开关能量。工作结温限制了MOSFET的最大容许功耗，也就意味着高开关能量限制了最大的开关频率。

发送到邮箱 |
+1 赞 0
收藏
评论 0
| 转发至：

本文由宝丁翻译自Vincotech，版权归世强硬创平台所有，非经授权，任何媒体、网站或个人不得转载，授权转载时须注明“来源：世强硬创平台”。

全部评论（0）

暂无评论

【经验】电动汽车充电器应用中DC-DC转换器的基准系统架构和拓扑选择

电动汽车是未来道路交通的主流，但其充电时间和基础充电设施的建设和选择是一大难题。本文中vincotech研究了非车载充电器的核心——DC-DC转换器上的多种系统架构和拓扑，结果是650V快速IGBT带双H桥配置在成本和效率方面均表现出色；如果即使在部分负载下应用也需要非常高的效率，则1200V SiC MOSFET和650V Si MOSFET是不错的选择。

设计经验发布时间 : 2019-12-31

【经验】Vincotech功率半导体模块中使用SiC组件时如何提高效率和开关频率？并同时减少损耗

Vincotech功率半导体模块中使用SiC组件时如何提高效率和开关频率的问题，同时减少太阳能逆变器等苛刻应用中的损耗。这些功率模块专门用于满足这些应用对于对称控制、散热和低电感连接的苛刻要求。除了用于比较的flowBOOST 0 SiC模块外，Vincotech正在加大新型flow3xBOOST 0 SiC的批量生产。

设计经验发布时间 : 2019-09-04

基于分离输出拓扑结构的高效率SiC-MOSFET功率模块

随着应用中开关频率从几十kHz提高到上百kHz，标准半桥电路中SiC-MOSFET 的体二极管正在成为瓶颈。然而，分离输出拓扑结构可以很好的解决SiC--MOSFET 体二反向恢复差的问题，进一步拓展了SiC-MOSFET 在高频应用中的的空间。

设计经验发布时间 : 2016-07-20

【选型】Vincotech（威科）功率模块（IGBT模块）选型指南

目录- Introduction of Vincotech Product Overview RECTIFIER SIXPACK SIXPACK+RECTIFIER SEVENPACK PIM (CIB) PIM+PFC (CIP) IPM HALF-BRIDG H-BRIDG SINGLE-PHASE-INVERTER H6.5 BOOSTER BUCK-BOOSTER PFC Three-Level NPC (I-Type) Three-Level MNPC (T-Type) Three-Level ANPC Schematics/Housings Naming System

型号- 80-M2122PA200M7-K709F70,10-FZ06NIA030SA-P924F33,10-EY126PA100M7-L198F78T,80-M2122PA150M7-K708F70,V23990-P829-F10-PM,V23990-P600-I19-PM,V23990-K201-A-PM,10-FU127PA025SC-L159E06,V23990-P630-A40-PM,10-PZ122PB100SH-M819F28Y,V23990-P849-A59-PM,10-FY07NBA100SM-M506L48,V23990-P543-D138-PM,70-W212NMA300SC-M208P,10-FY07ZAA080CR02-L445B13,10-PG06PPA050SJ01-LH54E08T,10-PZ07NIA075S5-P926F53Y,10-E212PMA015M7-L186A78Z,V23990-P586-A20-PM,10-PC06PPA010SB-M683B06Y,V23990-P543-B129-PM,10-PY07HVA100S5-L986F08Y,10-E1126PA025M7-L858F78Z,V23990-P638-A40-PM,10-FY07NMB150S5-LE75F08,V23990-P629-F73-PM,10-F1126PA050M7-L828F09,V23990-P705-F-PM,10-FY12PMA035M7-P589A78,10-EZ066PA050SA-L855F38T,10-FY07ZAA015SM-L512B28,10-P1126PA035M701-L827F19Y,10-F124NID150SH03-LG18F98,10-EY12PMA035SC-L188A48T,80-M212PMB050M7-K740A71,10-F112PMA015M7-P587A79,V23990-P864-F49-PM,10-PY073AA050RG02-LK14L03Y,V23990-K232-F-PM,10-F006PPA015SB-M684B,10-FY07NIA200RG-L366F63,V23990-P629-L81-PM,10-PG06PPA050SJ02-LH94E08T,10-FZ07BVA030S5-LD45E08,10-PG12NAB008MR04-LC59F46T,V23990-P544-C29-PM,30-P2126PA100M7-L289F79Y,10-FZ07NIA060SM-P926F43,10-F1127PA050SC-L169E09,30-P2126PA075SC-L288F09Y,80-M212PMA035M7-K220A70,10-PG06PPA030SJ01-LH52E08T,V23990-P545-C38-PM,V23990-P829-FY-PM,V23990-P849-A49Y-PM,10-FZ07BVA020SM-LD44E08,10-FZ07NBA075SM-P916L58,80-M3122PA400SC-K830F40,10-PY074PA100SM-L583F08Y,10-FZ063BA040MF-M575L08,10-PZ06NPA070FP01-P969F10Y,10-PY124PA020MR03-L227F38Y,V23990-P629-L58Y-PM,70-W212NMA600SC-M200P,V23990-P849-A59Y-PM,10-PH07N3A030S5-M894F98T,10-E212PMA025M7-L187A78Z,10-FY07HVA050RG-L984F88,V23990-P718-G-PM,30-PT07NIA320RV-LE06F68Y,V23990-P869-F49-PM,10-PZ12NMA080SH01-M260FY,V23990-P600-I09-PM,10-F012NME080SH-M910F09,V23990-K239-F-PM,V23990-K243-A-PM,10-FY12M3A025SH-M746F08,10-EY12PMA025SC-L187A48T,V23990-P585-C20-PM,V23990-P861-F49-PM,80-M2126PA050M7-K718F70,V23990-P629-F48-PM,V23990-K242-A-PM,10-PZ06NIA075SA-P926F33,V23990-P543-B28-PM,30-F212R6A100SC01-M449E10,V23990-P635-A-PM,10-F112R6A015SC01-M438E18,V23990-P546-A28-PM,V23990-P849-A49-PM,10-F112R6A035SC-M439E08,80-M112PMA025M7-K200A80,30-PT07NAA300S501-LF64F58Y,20-1B06IPB004RC01-P952A45,30-F206R6A150SB01-M445E10,10-PG12NAC008MR02-LC69F36T,10-F112M3A040SH-M749F09,10-FZ06NRA041FS02-P965F68,V23990-P649-H-PM,V23990-K220-A41-PM,80-M1126PA010M7-K217F70,10-FZ07BIA030SM02-P894E58,10-F1126PA075SH-L829F49,80-M212PMA025I7-K229A90,30-P2126PA150SH-L280F49Y,30-FT12NMA160SH-M669F08,10-FY074PA020CR-L582F78,10-FZ06NRA060FU-P967F08,10-PF12NMA080SH08-M260F98T,30-FT07NIB200SG02-L965F08,10-FY07NPA200SM02-L366F08,10-PY07BVA050S5-LF45E18Y,10-EY12PMA050M7-L189A78T,30-P212PMA050M7-L888A79Y,10-0B126PA004SC-M997F09,80-M3122PA300SC-K839F42,V23990-P586-A20Y-PM,V23990-K202-A-PM,10-PZ12NMA080SH04-M260F13Y,70-W212NMC600SH01-M700P,V23990-P629-L83-PM,V23990-K427-A40-PM,10-EZ12PMA015SC-L928A08T,10-0B166BA028SC-M989G09,10-FY07BIA041MF-M528E68,10-PY07BIA050SM-M523E38Y,V23990-P545-A29-PM,V23990-P543-C28-PM,10-F0127PA025SC-L159E09,V23990-P840-A58-PM,70-W624N3A1K2SC01-L400FP10,10-F112R6A050SC-M430E08,V23990-P546-A38-PM,20-1B06IPB010RC02-L815A49,V23990-P868-F49Y-PM,10-FY07BVA050S5-LF44E18,V23990-P546-B28-PM,10-FY12NMA080SH-M427F,V23990-P700-F44-PM,10-E1126PA035M7-L859F78Z,10-P006NPA070FP-P969F09Y,V23990-P840-A58Y-PM,80-M2122PA300M7-K700F70,V23990-P706-F-PM,V23990-K238-F-PM,10-F112R6A015SC-M438E08,10-F1126PA100M7-L820F09,10-PZ074PA075SM-L625F08Y,10-P1126PA050M7-L828F09Y,10-FZ07NBA075SG10-M304L58,V23990-P840-C59-PM,80-M3166BA140SC02-K489G40,80-M312PMA150M7-K420A82,10-R106PPA020SB01-M934A,V23990-K439-F40-PM,80-M212WPA050M7-K750F70,10-PY07NPA200SM02-L366F08Y,30-FT12NMA200SH01-M660F18,10-PZ06NRA075FU-P969F08Y,V23990-P849-C49-PM,10-FY07NIA150S5-M516F58,V23990-P580-A47-PM,10-FZ06BIA083FI-P896E,10-P0166BA050RW-LD59G09Y,80-M3122PA300M7-K839F70,80-M2126PA100M7-K710F70,10-FZ071SA100SM02-L526L18,10-FZ126PA035M7-P860F78,10-FZ12PMA015M7-P840A28,10-0B066PA020SB-M995F09,V23990-P867-F49-PM,10-EZ066PA030SA-L854F38T,V23990-P623-F24-PM,V23990-P630-A44-PM,V23990-P765-A-PM,V23990-P545-A39-PM,10-PZ07ANA100RG02-LK39L88Y,10-PZ06O2A030FW-LH02J08Y,V23990-P544-B128-PM,10-PY126PA016ME-L227F13Y,20-1B06IPB004RC-P952A40,10-FZ06NPA070FP01-P969F10,10-F0122PB100SC03-M819F19,10-FZ06NIA050SA-P925F33,70-W212NMC400SH01-M709P,10-RZ126PA035SC-M620F41,10-FZ06NBA110FP-M306L28,10-FZ06NRA084FP03-P969F78,V23990-P868-F48-PM,V23990-P840-A48-PM,10-FZ06NBA041FS01-P915L78,10-F007NIA030SM01-P965F49,10-FZ062TA099FS05-P980D68,80-M3126PA100M7-K828F70,10-FZ07LBA100SM03-L705L08,10-FY074PA100SM-L583F08,V23990-P708-F40-PM,V23990-P623-F58-PM,10-PZ123BA080MR-M909L28Y,30-F212R6A075SC01-M448E10,10-PY126PA040MR-L226F28Y,V23990-P585-A20Y-PM,80-M3122PA400M7-K830F70,10-PY074PA100SM01-L583F18Y,10-PY124PA080FV-L589F88Y,10-PZ123BA040MR01-M909L68Y,20-FB12IPA008SC-L239C08Y,10-PZ06NRA041FS02-P965F68Y,10-FY07HVA050S5-L984F08,70-W212NMA400SC-M209P,V23990-P546-C29-PM,10-FY074PA040CR-L581F78,10-F006PPA010SB-M683B,10-EZ12PMA010M7-L927A78T,V23990-K229-A41-PM,70-W212NMA600NB02-M200P62,V23990-P825-F-PM,V23990-P707-F40-PM,10

选型指南 - VINCOTECH - 2020/2021 PDF 英文下载

【方案】30~80kW组串式光伏逆变器优选器件方案

描述- 该方案针对30~80kW的组串式光伏逆变器，采用多路BOOST升压电路，减少光伏电池组件最佳工作点与逆变器不匹配的情况，最大程度增加发电量。逆变侧采用T型三电平拓扑，开关频率支持16kHz（最佳频率点），效率最高可达98.54%。辅助电源采用1700V耐压SiC MOSFET，单端反激电源可直接应用在1000V母线系统。同时，在BOOST升压电路和逆变电路中均采用IGBT模块设计，集成度更高。

型号- MKS4J022202D00MSSD,10-FZ12NMA080NS03-M260F,0505025.MX52LEP,TFLEX HD300,BGM111,C2M1000170D,EFR32MG13P732F512GM48-C,RBN75H125S1GP4-A0,10-FY12NMA160SH01-M820F18,KT05,PS9402,SGM6022,MLX91208,28R1101-000,28R0610-000,30-FT12NMA160SH-M669F28,PS9031,LSIC2SD120E30CC,30-FT12NMA200SH-M660F08,LXXXX 15.00/05/90 4.5SN GR,28R1476-100,92ML,LX 15.00/05/90 4.5SN GR BX,MKS4J033305D00KSSD,TPCM780,RC12-6-01LS,SMBJ18CA,28R1953-000,PS9531L3,SI86XX,28B0141-000,WDU50N,SGM6032,WGM110,R5F56514FDLJ,C4D30120D,WDU70N,RBN40H125S1GPQ-A0,C2M0080120D,V23990-P629-L43,SGM2019,LSIC1MO120E0080,SID11X2K,SI8261BCD-C-IS

优选器件方案 - WEIDMUELLER,LITTELFUSE,LAIRD,SILICON LABS,WIMA,RENESAS,VINCOTECH,STANDEX-MEDER,II-VI MARLOW,WOLFSPEED,PI,ROGERS,MELEXIS,SGMICRO - V2.1 PDF 中文下载

Residential Solar Solutions

型号- 7000,SMBJ,L75QS,M3,SPD,TMOV,SPF,SPE,HV,LSIC1MO170E0750,CLASS RK5,X3-CLASS,CLASS T,SMBJ30CA,CLASS J,DSI,SM7,SPD TYPE 2,DSP,MIXA,ULTRAMOV,IXD_6XXSI,1500V POLAR,SPXI,SP712,SP2555NUTG,SMF,ES,X2-CLASS,RA,1200 V DIODE,MIXG,RB,LPHV,X CLASS,324,369,DLA,LSIC1MO120E0120,SP3130,IXDN604SIA,650 V TRENCH,IX4351NE,SPXV,SM20,IXG*N170(A),SM15-02HTG,SPD2 PV,SMDJ,SPFI,SPFJ,SM712,CG3,1.5SMC,CG2,CG4,650V X2-CLASS,DSEI,215,KLKD,HIGH VOLTAGE SERIES,KSC,DSEP,XPT,TRENCH GATE GEN2,CG,XTREME,SMCJ,KR,ULTRA-JUNCTION X2,KSR,SMBJ18CA,LA,1200,IX4427,IXDN602SIATR,650V X3-CLASS,650V DIODES,SIC1MO170E1000,X4-CLASS

应用及方案 - LITTELFUSE - 2023/12/4 PDF 英文下载

【选型】 IGBT-SiC与IGBT-Si效率、损耗、成本对比分析

本文将分析Si和SiC器件应用于升压功率模块，对效率和损耗的影响，并最终影响整体成本。本文将以光伏系统一个基本的350V输入700V输出的升压拓扑电路为例，通过Vincotech公司仿真软件ISE进行计算，获得两种材料在不同工作点下的效率和损耗数据，然后对比并分析数据。

器件选型发布时间 : 2019-05-18

【产品】1200V/65A Sixpack SiC功率模块10-PY126PA020MR-L227F28Y

Vincotech公司推出SiC功率模块10-PY126PA020MR-L227F28Y，属于flowPACK 1 SiC产品系列，1200V/ 65A，采用Sixpack拓扑结构和SiC MOSFET芯片技术，封装尺寸82 mm x 37.4 mm x 12 mm，可用于充电器。

新产品发布时间 : 2019-12-07

VINCOTECH-SiC功率模块选型表

VINCOTECH提供以下技术参数的SiC功率模块产品选型，VOLTAGEIN：600-1700V，CURRENTIN：10-600A

产品型号	品类	SUB-TOPOLOGY	PRODUCT LINE	VOLTAGEIN（V）	CURRENTIN(A)	MAIN CHIP TECHNOLOGY	HOUSING FAMILY	HEIGHTIN（mm）	ISOLATION
10-EY122PA005ME-LU39F08T	SiC功率模块	Half-Bridge-NTC	flowDUAL E2 SiC	1200	300	SiC MOSFET	flow E2	12	Al2O3

选型表 - VINCOTECH 立即选型

【技术】三电平SI IGBT和两电平SiC模块联手实现高效整流逆变

将SiC和三电平IGBT配合使用，将SIC的MOSFET用于前端的PFC电流中，三电平IGBT可以用于逆变中，这样更能提高整个系统的效率。

原厂动态发布时间 : 2016-02-26

【产品】全新三电平ANPC拓扑功率模块flowANPC 1系列，击穿电压高达2400V

flowANPC 1系列是Vincotech推出的三电平中性点钳位功率模块，采用了SiC MOSFET芯片技术，具有低导通电阻，可广泛应用于太阳能逆变器中

新产品发布时间 : 2018-07-28

Stepping up to Peak Performance and Efficiency with Vincotech‘s SiC-driven Power Modules

With Vincotech‘s SiC-based power modules for charging stations, solar inverters, and other applications, you get the best of both. They let you supercharge performance and streamline designs.

产品发布时间 : 2023-12-01

【方案】125kW（1500VDC系统）光伏逆变器优选器件方案

描述- 本方案基于 1500VDC 系统，提出了在 BOOST 电路采用高集成度对称式 BOOST 模块，内置全 SiC MOS 和二极管，以提高开关频率和减小升压电感体积。在逆变电路采用 NPC 拓扑结构，耐压高达 2400V，在满足1500V 系统耐压需求的基础上，采用了低耐压的 IGBT，实现了较高的开关频率，有利于光伏逆变器实现更高的效率和更小的体积。

型号- TFLEX HD300,C3M0065090D,C2M1000170D,10-F124NID150SH03-LG18F98,10-F124NIE150SH03-LG28F98,RA-8565SA,PS9402,MLX91208,10-F124NIX150SH03-LGX8F98,28R1101-000,28R0610-000,LSIC2SD120E30CC,28R1476-100,92ML,TPCM780,RC12-6-01LS,SMBJ18CA,KT05-1A-BV88622,28R1953-000,28B0141-000,WGM110,R5F56514FDLJ,WM 4C,C4D30120D,10-FY09S2A065ME-L869L08,SID1152K,SI8621BD-B-IS,SI8261BCD-C-IS,SID11X2K

优选器件方案 - WEIDMUELLER,LITTELFUSE,LAIRD,SILICON LABS,CREE,RENESAS,VINCOTECH,STANDEX-MEDER,II-VI MARLOW,EPSON,PI,ROGERS,MELEXIS - V1.1 PDF 中文下载

【选型】充电桩DC-DC转换电路拓扑结构该如何选择？

在充电桩应用中，DC-DC转换电路拓扑结构到底应该采用三电平LLC串联谐振全桥？还是采用二电平LLC串联谐振全桥？本文带你探秘。用于DC-DC转换的功率开关器件主要有IGBT，Cool MOS和SIC MOSFET等，它们各有优缺点。Vincotech公司目前推出了基于INFINEON第五代高速H5的IGBT功率模块，其比基于INFINEON第三代高速H3的IGBT功率模块，性能有明显的提高。

器件选型发布时间 : 2016-05-14

Vincotech’s 70A flowPACK 1 SiC Modules Featuring Ultra-fast 900V SiC MOSFET for up to 400kHz switching frequency

The Vincotech flowPACK 1 SiC is faster than 1200 V SiC MOSFETs, safer than 650 V MOSFETs, and perfect for charging stations that require soft-switching for LLC topology. This 3xhalf-bridge achieves the efficiency you need at nominal and partial loads.

产品发布时间 : 2023-10-31