【经验】无反向恢复电流的SiC肖特基二极管提升两级光伏逆变器开关频率
随着半导体行业的发展,以SiC和GaN为代表的第三代半导体器件飞速发展,广泛应用于电气行业。其中SiC半导体器件耐压高,功率大,开关频率高,使得产品在效率和功率密度上可以取得很大的提升,非常适合应用在高频变换器中。
图1 LSIC2SD120A15实物图
LITTELFUSE公司是全球领先的电路器件供应商,其产品广泛应用在电子、电信、汽车及电气领域。其中LSIC2SD120A15是Littelfuse公司的一款1200V,15A的SiC肖特基二极管,该系列肖特基二极管几乎无反向恢复电流,可以承受高至120A的浪涌电流,结温也可以高至175℃。使用该款肖特基二极管可以有效提高产品的效率和可靠性。
在光伏发电产品中,根据用户需求会选择不同的电路拓扑。如果采用两级拓扑,前级Boost电路,后级逆变器电路,LSIC2SD120A15可以既应用在Boost电路中,也可以应用在逆变器电路中。
笔者曾经做过一款两级光伏逆变器产品,前级采用的是交错并联Boost电路,后级采用的三相全桥逆变电路。由于产品功率较大,单Boost电路器件选型比较困难,因而选取了交错并联Boost电路,既可以增大功率,同时可以利用耦合电感降低直流输出纹波,实用性较好。
图2为交错并联Boost电路,用作光伏发电变换器的前级,Vin为光伏组串产生的直流输入,经过Boost电路进行升压,将输出的高压直流母线作为逆变器(如图3)的直流输入进行前后级的级联。在Boost变换器和逆变器中有多个MOSFET或者IGBT器件,由于LSIC2SD120A15几乎无反向恢复电流,因而可以作为开关器件的反并联二极管使用,一方面有助于提升开关频率,另一方面可以有效减少开关过程中产生的尖峰,降低开关损耗,简化散热设计,从而进一步缩小产品体积,提升产品的功率密度。此外,LSIC2SD120A15还可以用作Boost变换器中的二极管,该二极管的开关波形与开关器件波形互补,所以没有反向恢复电流的SiC肖特基二极管可以明显地改善开关器件的运行情况。
图2 交错并联Boost电路
图3 并网逆变器电路
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产品型号
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品类
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Qualification
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VRRM(V)
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IF( TJ =150°C)(A)
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IFSM( tp=10ms)(A)
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VF( TJ =25°C)(V)
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VF( TJ =175°C)(V)
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IR( TJ =25°C)(μA)
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IR( TJ =175°C)(μA)
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QC(nC)
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Package
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IV1D06004BD
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SiC肖特基二极管
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工业级
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650V
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4A
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32A
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1.45V
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1.85V
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1.0μA
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5.0μA
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7.7nC
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Bare Die
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选型表 - 瞻芯电子 立即选型
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