更丰富的 SiC FET 选择，带来更灵活的经济高效解决方案
发布时间：2023-06-07 09:12:03
来源：RF技术社区 (https://rf.eefocus.com)
以下文章来源于Qorvo Power ，作者Qorvo 博客团队
许多选择的决定因素或许颇为主观，且在不断变化。不过，若要为电动汽车电源转换器选择半导体，你或许会希望用更科学的方法来判断。UnitedSiC（如今为 Qorvo）提供了一种权衡得失的方法，可帮助计算评估并联器件的数量和额定值、开关频率、工作模式、效率目标、可接受的结温温升、导电和开关损耗分摊以及成本等。了解更多。
这篇博客文章最初由United Silicon Carbide (UnitedSiC) 发布，该公司于 2021 年 11 月加入 Qorvo 大家庭。UnitedSiC 是一家领先的碳化硅 (SiC) 功率半导体制造商，它的加入促使 Qorvo 将业务扩展到电动汽车 (EV)、工业电源、电路保护、可再生能源和数据中心电源等快速增长的市场。
人生在于取舍，有时，这种取舍往往会让我们难以定夺。涉及到金钱时，这种取舍又会出现一个新的维度——如果我购买一辆电动汽车，能收回额外的成本吗？要多久收回？减少二氧化碳排放的价值在哪里？哪款车型的二手价值最高？许多选择的决定因素或许颇为主观，且在不断变化。不过，若要为电动汽车电源转换器选择半导体，你或许会希望用更科学的方法来判断。
如果做出了明智的选择并决定使用 UnitedSiC 的宽带隙 SiC FET，则需要权衡并联器件的数量和额定值、开关频率、工作模式、效率目标、可接受的结温温升、导电和开关损耗分摊以及成本等各方面因素。选择范围通常会因为一些外部因素而缩小：比如，在 3.6 kW 下，电动汽车充电器中使用的图腾柱功率系数校正级通常会产生 400V 电压，工作频率约为 60 kHz，在连续导通模式下，电感纹波电流约为 20%。鉴于这些条件，“快速开关”支路中的 750V SiC FET 成为了一个非常不错的选择，该器件具有较低损耗，且导通电阻可低至 6 毫欧。在现实生活中，我们还需要考虑成本，所以是否可以用一些损耗来换取更低成本的部件呢？UnitedSiC 的在线 FET-JET 计算器可帮您轻松地进行评估，该计算器中提供各种功率转换拓扑结构和工作条件选项，可为您计算各种器件的开关损耗、传导损耗以及温升。此外，您还可以在计算器中选择并联部件数量，并指定散热器性能。
为了提供更广泛的选择，UnitedSiC 为其第 4 代 750V 器件提供了各种导通电阻性能点，总共 8 个点，阻值范围为 6 毫欧 到 60 毫欧。在 FET-JET 计算器中选择合适的相关器件，同时使用我们选定的条件，就可以得出下图以及一些有趣的结果。
将 18 毫欧器件 (UJ4C075018K4S) 替换为 23 毫欧器件 (UJ4C075023K4S) 时，未出现任何效率下降，因为尽管传导损耗增加了，但开关损耗降得更多。然而，与电阻更低的器件相比，较高电阻器件的成本降低了 20%。或许 33 毫欧器件 (UJ4C075033K4S) 就是一个不错的选择，尽管其效率降低了 0.1%，功耗增加了 36W，但开关成本却降低了 40% 以上。在散热性能相同的情况下，结温上升了大约 6℃，但仍只有大约 102℃。与最好的 SiC FET 相比，60 毫欧器件 (UJ4C075060K4S) 的成本不到一半，但却有 22W 的额外功耗，且结温为 122 ℃。为更好地平衡成本与器件类型和温升之前的关系，可以考虑使用散热性能更高的器件，但在电动汽车应用中，其所需的空间和增加的重量却有些不尽人意。
我们还可以考虑其他选项，如果我们将两个 60 毫欧的器件并联，那么总电阻可以减半，尽管会增加开关损耗，但总热阻却会减少，这样一来结温上升就会降低，与温度相关的导通电阻增幅也会随之减小。FET-JET 计算器可以成为您的好助手，可让您使用不同的导通电阻和散热器选项来查看多种器件的效果。甚至还可以帮您找到一个临界点，此时，最低损耗和更高成本器件的组合可将所需的散热性能降至无需液体冷却的地步，好处远远超过额外的开关成本。
SiC FET
FET-JET 计算器
第 4 代 750V 器件
UJ4C075018K4S
UJ4C075023K4S
UJ4C075033K4S
UJ4C075060K4S
本文转载自Qorvo半导体微信公众号
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