SiC碳化硅MOSFET在直流充电桩电源模块中的应用

第二代SiC碳化硅MOSFET在直流充电桩电源模块中的应用

传统的直流充电桩拓扑电路一般是三相交流380V输入电压经过PFC维也纳 AC/DC电路后，得到直流母线电压，然后经过两路全桥LLC DC/DC电路，输出 200V到1000V高压给新能源汽车充电使用。其中PFC维也纳电路AC/DC的开关频率 40kHz 左右，一般用使用 650V的超结MOSFET或者 650V 的IGBT，劣势是器件多，硬件设计复杂，效率低，失效率高。新一代直流充电桩拓扑电路会把原来的PFC维也纳整流升级为采用第二代SiC碳化硅MOSFET B2M040120Z的三相全桥PFC整流。这样将大大减少功率器件数量，简化控制电路的复杂性，同时通过提高开关频率来降低电感的感量，尺寸和成本。DC/DC全桥LLC部分，升级为采用第二代SiC碳化硅MOSFET B2M040120Z的DC/DC电路，可以从原来的三电平优化为两电平LLC。这样可以极大简化拓扑电路，减少元器件的数量，控制和驱动更加简单。基于第二代SiC碳化硅MOSFET B2M040120Z的高频特性，可以提高LLC电路的开关频率，从而减少磁性器件的尺寸和成本。由于LLC电路是软开关工作模式，损耗集中在开关管的导通损耗上，由于拓扑结构的原因，流过LLC中SiC碳化硅MOSFET的电流有效值是Si MOSFET电流的一半，所以最终导通损耗大大减小。新一代采用SiC碳化硅MOSFET B2M040120Z的直流充电桩拓扑电路可以提升0.3~0.5%左右的效率。

碳化硅MOSFET具有优秀的高频、高压、高温性能，是目前电力电子领域最受关注的宽禁带功率半导体器件。在电力电子系统中应用碳化硅MOSFET器件替代传统硅IGBT器件，可提高功率回路开关频率，提升系统效率及功率密度，降低系统综合成本。

第二代碳化硅MOSFET系列新品基于6英寸晶圆平台进行开发，比上一代产品在比导通电阻、开关损耗以及可靠性等方面表现更为出色。在原有TO-247-3、TO-247-4封装的产品基础上，还推出了带有辅助源极的TO-247-4-PLUS、TO-263-7及SOT-227封装的碳化硅MOSFET器件，以更好地满足客户需求。

第二代碳化硅MOSFET亮点

更低比导通电阻：第二代碳化硅MOSFET通过综合优化芯片设计方案，比导通电阻降低约40%，产品性能显著提升。

更低器件开关损耗：第二代碳化硅MOSFET器件Qg降低了约60%，开关损耗降低了约30%。反向传输电容Crss降低，提高器件的抗干扰能力，降低器件在串扰行为下误导通的风险。

更高可靠性：第二代碳化硅MOSFET通过更高标准的HTGB、HTRB和H3TRB可靠性考核，产品可靠性表现出色。

更高工作结温：第二代碳化硅MOSFET工作结温达到175°C，提高器件高温工作能力。