降壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器實(shí)機(jī)驗(yàn)證結(jié)論:
在輕負(fù)載條件下,由于第4代SiC MOSFET的開關(guān)損耗非常小,所以效率顯著改善。
在重負(fù)載條件下,與第3代SiC MOSFET相比,第4代SiC MOSFET的損耗降低達(dá)15W以上。
尤其是高邊SiC MOSFET的開關(guān)損耗和反向恢復(fù)損耗大幅降低,這將有助于改善整體損耗。
繼上一篇文章的電路工作原理和損耗分析之后,本文我們一起來看一下實(shí)際安裝進(jìn)行驗(yàn)證的結(jié)果。
第4代SiC MOSFET的特點(diǎn)
在降壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器中使用第4代SiC MOSFET的效果
1)電路工作原理和損耗分析
2)DC-DC轉(zhuǎn)換器實(shí)機(jī)驗(yàn)證
在EV應(yīng)用中使用第4代SiC MOSFET的效果
1)EV應(yīng)用
3)圖騰柱PFC實(shí)機(jī)評(píng)估
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為了確認(rèn)上一篇中提到的損耗分析在實(shí)際應(yīng)用產(chǎn)品中的具體反映,我們將第4代SiC MOSFET安裝在以下規(guī)格的降壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器中,進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用驗(yàn)證。表1中是DC-DC轉(zhuǎn)換器和SiC器件的規(guī)格。用來調(diào)整開關(guān)速度的外置柵極電阻Rg_ext采用的是3.3Ω,這個(gè)值可以平衡高速開關(guān)與振鈴和浪涌。圖1是(a)DC-DC轉(zhuǎn)換器電路和(b)半橋部分使用的第4代SiC MOSFET評(píng)估板(內(nèi)置去耦電容)。電感器L、輸出電容器Co以及輸入大容量電容器是外接的。另外,為了進(jìn)行比較而使用了第3代SiC MOSFET。
表1.DC-DC轉(zhuǎn)換器規(guī)格和SiC器件規(guī)格
圖1.實(shí)機(jī)驗(yàn)證用降壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器和第4代SiC MOSFET評(píng)估板
圖2是50kHz條件下導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)的VGS、VDS、ID波形(右列波形)。左側(cè)是將導(dǎo)通時(shí)(右列波形中綠色虛線包圍的區(qū)域)的波形放大后的樣子。從放大后的波形可以看出,導(dǎo)通時(shí)的上升時(shí)間Trise非常短,僅有20ns左右。
圖2.實(shí)測(cè)開關(guān)波形(500Vin,250Vo/20A(5kW),50kHz)
圖3是該DC-DC轉(zhuǎn)換器的效率(左側(cè))和損耗(右側(cè))測(cè)試結(jié)果。從測(cè)試結(jié)果可以看出,在輕負(fù)載(1kW附近)條件下,開關(guān)損耗(固定損耗)非常小——這也是第4代SiC MOSFET的特點(diǎn),所以效率得以顯著提高。另外, 在重負(fù)載(5kW附近)條件下,與第3代SiC MOSFET相比,第4代SiC MOSFET的損耗降低達(dá)15W以上。
圖3.效率和損耗的測(cè)試結(jié)果(500Vin,250Vo/7kW,50kHz)
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圖4是對(duì)DC-DC轉(zhuǎn)換器的損耗分解進(jìn)行理論分析后的結(jié)果。已經(jīng)確認(rèn)損耗降低了約15W。另外還可以看出,尤其是高邊SiC MOSFET的開關(guān)損耗和反向恢復(fù)損耗PQrr大幅降低,為改善整體損耗發(fā)揮了重要作用。
圖4.損耗分析結(jié)果(計(jì)算值)(左:2kW,右5kW)
介紹了在電源產(chǎn)品的小型化、降低功耗和提高效率方面具有巨大潛力的碳化硅(SiC)的基本物理特性,以及SiC二極管和晶體管的使用方法及其應(yīng)用案例。
使用新一代SiC MOSFET降低損耗實(shí)證 —前言—
在EV應(yīng)用中使用第4代SiC MOSFET的效果:圖騰柱PFC實(shí)機(jī)評(píng)估
使用新一代SiC MOSFET降低損耗實(shí)證 —總結(jié)—
第4代SiC MOSFET的特點(diǎn)
在降壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器中使用第4代SiC MOSFET的效果
電路工作原理和損耗分析
在EV應(yīng)用中使用第4代SiC MOSFET的效果
在EV應(yīng)用中使用第4代SiC MOSFET的效果:EV應(yīng)用
在EV應(yīng)用中使用第4代SiC MOSFET的效果:裝入牽引逆變器實(shí)施模擬行駛試驗(yàn)
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原文標(biāo)題:R課堂 | DC-DC轉(zhuǎn)換器實(shí)機(jī)驗(yàn)證
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