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R課堂 | DC-DC轉(zhuǎn)換器實(shí)機(jī)驗(yàn)證

羅姆半導(dǎo)體集團(tuán) ? 來源:未知 ? 2023-11-01 14:45 ? 次閱讀


關(guān)鍵要點(diǎn)



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

2)裝入牽引逆變器實(shí)施模擬行駛試驗(yàn)

3)圖騰柱PFC實(shí)機(jī)評(píng)估


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在降壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器中使用第4代SiC MOSFET的效果:DC-DC轉(zhuǎn)換器實(shí)機(jī)驗(yàn)證

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)




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在EV應(yīng)用中使用第4代SiC MOSFET的效果

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