基本半導(dǎo)體第二代SiC碳化硅MOSFET在直流充電樁電源模塊中的應(yīng)用

傳統(tǒng)的直流充電樁拓撲電路一般是三相交流380V輸入電壓經(jīng)過PFC維也納 AC/DC電路后，得到直流母線電壓，然后經(jīng)過兩路全橋LLC DC/DC電路，輸出 200V到1000V高壓給新能源汽車充電使用。其中PFC維也納電路AC/DC的開關(guān)頻率 40kHz 左右，一般用使用 650V的超結(jié)MOSFET或者 650V 的IGBT，劣勢是器件多，硬件設(shè)計復(fù)雜，效率低，失效率高。新一代直流充電樁拓撲電路會把原來的PFC維也納整流升級為采用第二代SiC碳化硅MOSFET B2M040120Z的三相全橋PFC整流。這樣將大大減少功率器件數(shù)量，簡化控制電路的復(fù)雜性，同時通過提高開關(guān)頻率來降低電感的感量，尺寸和成本。DC/DC全橋LLC部分，升級為采用第二代SiC碳化硅MOSFET B2M040120Z的DC/DC電路，可以從原來的三電平優(yōu)化為兩電平LLC。這樣可以極大簡化拓撲電路，減少元器件的數(shù)量，控制和驅(qū)動更加簡單。基于第二代SiC碳化硅MOSFET B2M040120Z的高頻特性，可以提高LLC電路的開關(guān)頻率，從而減少磁性器件的尺寸和成本。由于LLC電路是軟開關(guān)工作模式，損耗集中在開關(guān)管的導(dǎo)通損耗上和關(guān)斷損耗上，第二代SiC碳化硅MOSFET B2M040120Z Eoff相對競品更小，在高頻LLC應(yīng)用優(yōu)勢明顯，由于拓撲結(jié)構(gòu)的原因，流過LLC中SiC碳化硅MOSFET的電流有效值是Si MOSFET電流的一半，所以最終導(dǎo)通損耗大大減小。新一代采用SiC碳化硅MOSFET B2M040120Z的直流充電樁拓撲電路可以提升0.3~0.5%左右的效率。

LLC，移相全橋等應(yīng)用實現(xiàn)ZVS主要和Coss、關(guān)斷速度和體二極管壓降等參數(shù)有關(guān)。Coss決定所需諧振電感儲能的大小，值越大越難實現(xiàn)ZVS；更快的關(guān)斷速度可以減少對儲能電感能量的消耗，影響體二極管的續(xù)流維持時間或者開關(guān)兩端電壓能達到的最低值；因為續(xù)流期間的主要損耗為體二極管的導(dǎo)通損耗.在這些參數(shù)方面，B2M第二代碳化硅MOSFET跟競品比，B2M第二代碳化硅MOSFET的Coss更小，需要的死區(qū)時間初始電流小；B2M第二代碳化硅MOSFET抗側(cè)向電流觸發(fā)寄生BJT的能力會強一些。B2M第二代碳化硅MOSFET體二極管的Vf和trr 比競品有較多優(yōu)勢，能減少LLC里面Q2的硬關(guān)斷的風(fēng)險。綜合來看，比起競品，LLC，移相全橋應(yīng)用中B2M第二代碳化硅MOSFET表現(xiàn)會更好.
  
碳化硅MOSFET具有優(yōu)秀的高頻、高壓、高溫性能，是目前電力電子領(lǐng)域最受關(guān)注的寬禁帶功率半導(dǎo)體器件。在電力電子系統(tǒng)中應(yīng)用碳化硅MOSFET器件替代傳統(tǒng)硅IGBT器件，可提高功率回路開關(guān)頻率，提升系統(tǒng)效率及功率密度，降低系統(tǒng)綜合成本。

基本半導(dǎo)體第二代碳化硅MOSFET系列新品基于6英寸晶圓平臺進行開發(fā)，比上一代產(chǎn)品在比導(dǎo)通電阻、開關(guān)損耗以及可靠性等方面表現(xiàn)更為出色。在原有TO-247-3、TO-247-4封裝的產(chǎn)品基礎(chǔ)上，基本半導(dǎo)體還推出了帶有輔助源極的TO-247-4-PLUS、TO-263-7及SOT-227封裝的碳化硅MOSFET器件，以更好地滿足客戶需求。

基本半導(dǎo)體第二代碳化硅MOSFET亮點
更低比導(dǎo)通電阻：第二代碳化硅MOSFET通過綜合優(yōu)化芯片設(shè)計方案，比導(dǎo)通電阻降低約40%，產(chǎn)品性能顯著提升。

更低器件開關(guān)損耗：第二代碳化硅MOSFET器件Qg降低了約60%，開關(guān)損耗降低了約30%。反向傳輸電容Crss降低，提高器件的抗干擾能力，降低器件在串擾行為下誤導(dǎo)通的風(fēng)險。

更高可靠性：第二代碳化硅MOSFET通過更高標準的HTGB、HTRB和H3TRB可靠性考核，產(chǎn)品可靠性表現(xiàn)出色。

更高工作結(jié)溫：第二代碳化硅MOSFET工作結(jié)溫達到175°C，提高器件高溫工作能力。