【導讀】當dang您nin設she計ji新xin電dian力li電dian子zi產chan品pin時shi，您nin的de目mu標biao任ren務wu一yi年nian比bi一yi年nian更geng艱jian巨ju。高gao效xiao率lv是shi首shou要yao要yao求qiu，但dan以yi更geng小xiao的de尺chi寸cun和he更geng低di的de成cheng本ben提ti供gong更geng高gao的de功gong率lv是shi另ling一yi個ge必bi須xu實shi現xian的de特te性xing。SiC MOSFET 是一種能夠滿足這些目標的解決方案。以下重要技巧旨在幫助您創建基於 SiC 半導體的開關電源，其應用領域包括光伏係統、儲能係統、電動汽車 (EV) 充電站等。

為何選擇 SiC？

為了證明您選擇 SiC 作為開關模式設計的首選功率半導體是正確的
，請考慮以下突出的特性。與標準或超級結 MOSFET 甚至 IGBT 相比
，SiC 器件可以在更高的電壓、更高的頻率和更高的溫度下運行。其他器件的大部分功率損耗在 SiC 器件中是不存在的，因此 SiC 器件在大多數應用中的效率可以達到 90% 以上。最初，SiC 器件比其他 MOSFET 或 IGBT 更昂貴。如今，SiC 器件的價格已大幅下降，使其成為一種頗有吸引力的替代方案。

SiC與GaN比較

SiC 和 GaN 器件均屬於寬帶隙 (WBG) 類別的器件
，這些器件正在穩步取代標準 Si MOSFET。它們可以在更高的頻率下工作

，因此 GaN 器件在 RF 功率應用中得到更廣泛的應用。SiC 器件一般能夠承受比 GaN 器件更高的電壓、電流和功率。SiC 器件開關速度更快
，效率更高，因此適合開關模式電源應用。另外

，SiC MOSFET 包含一個體二極管。

性能考量

SiC 的一個重要特性是其熱導率是 Si 或 GaN 的三倍以上。基於 SiC 的產品能夠在高得多的溫度 (+175°C) 下運行
，而導通損耗在整個溫度範圍內相對平穩。另一個性能因素是 RDSon 極低，大約為 15 mΩ 或更小；即使在很高的工作電壓下，它也能達到該規格水平。這使得功率損耗大大降低，從而提升了效率。

以下幾個重要技巧能夠幫助您在設計新的電力電子產品時，創建出基於SiC半導體的開關電源，以更小的尺寸和更低的成本提供更高的功率。

01 拓撲選擇

除了標準半橋和全橋電路外，還有兩種拓撲廣泛用於 SiC 器件。這兩種拓撲是雙向轉換器和 Vienna 整流器。雙向架構本質上是降壓-升壓類型的 DC-DC 轉zhuan換huan器qi，可ke以yi配pei置zhi為wei提ti供gong兩liang條tiao不bu同tong的de電dian壓ya總zong線xian，並bing可ke以yi根gen據ju需xu要yao交jiao換huan功gong率lv。這zhe種zhong架jia構gou非fei常chang適shi合he具ju有you兩liang條tiao電dian池chi總zong線xian的de車che輛liang，而er所suo有you電dian動dong汽qi車che和he輕qing度du混hun合he動dong力li汽qi車che都dou有you兩liang條tiao電dian池chi總zong線xian。理li想xiang情qing況kuang下xia
，這zhe兩liang條tiao總zong線xian可ke以yi相xiang互hu充chong電dian。實shi現xian雙shuang向xiang轉zhuan換huan器qi的de IC 目前有市售產品。

另一種拓撲是 Vienna 整流器，越來越多的設計采用這種拓撲。它是一種三相、三電平 PWM 控製的橋式整流器。其主要應用是大功率交流轉直流電源中的功率因數校正 (PFC)。

02 確定電壓和電流需求

在目前 90% 以上的應用中，SiC 器件都可以替代 IGBT。如今，很少有新設計采用 IGBT。IGBT 可以承受大約高達 1900 V 的高壓
，但開關速度較慢。SiC 器件可以應對高電壓和電流水平

，但開關速度要快得多。SiC 晶體管承受的電壓上限為 1800 V
，因此可以很好地替代 IGBT。SiC 不僅有更高的開關頻率，從而提高性能和效率，而且還能使用更小的封裝。

03 注意柵極驅動器

相比其他 MOSFET，SiC 晶體管需要更大的柵極驅動電壓。典型 SiC 晶體管需要 15 V 到 20 V 的柵極電壓才能導通，需要 -3 V 至 -5 V 以關斷器件。不過，大多數 SiC 供應商已經通過特殊柵極驅動器 IC 解決了這一需求，因此很容易使用 SiC 器件進行設計。

04 盡可能使用模塊

模塊是一個完整的預接線 MOSFET 電路，其封裝針對尺寸和熱性能進行了優化。例如用於驅動三相電機的三相橋模塊。它連接其他架構以創建 DC-DC 轉換器或三相整流器。模塊集成了 SiC MOSFET 和 SiC 二極管
，以確保導通和開關損耗較低。這種架構在電源產品中實現了高效率和優異的可靠性。

模塊包含一個溫度傳感器（如熱敏電阻），用yong於yu監jian測ce熱re量liang水shui平ping，並bing提ti供gong某mou種zhong類lei型xing的de電dian路lu保bao護hu或huo溫wen度du控kong製zhi。模mo塊kuai可ke以yi顯xian著zhu縮suo短duan設she計ji時shi間jian，並bing實shi現xian更geng小xiao的de封feng裝zhuang。新xin設she計ji的de理li想xiang目mu標biao是shi采cai用yong 90% 的模塊和 10% 的其他分立元器件。

05 找到可靠供應商

當使用 SiC 晶體管和電路等複雜器件時，擁有一個不僅可以供應產品
，還能提供設計解決方案、信息和幫助的供應商會很有益。安森美(onsemi)就是這種供應商

，它是半導體器件的全方位服務供應商
，具備完整的內部端到端供應鏈的優勢。

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