【導(dǎo)讀】隨著800V高壓平臺(tái)在電動(dòng)汽車與工業(yè)儲(chǔ)能領(lǐng)域加速滲透，傳統(tǒng)硅基功率器件正面臨開關(guān)損耗與散熱設(shè)計(jì)的雙重瓶頸。以碳化硅（SiC）MOSFET為代表的新型半導(dǎo)體，憑借10倍于IGBT的開關(guān)頻率和85%的能效提升率，正推動(dòng)工業(yè)充電器架構(gòu)向高頻化、集成化躍遷。本文深度解析SiC技術(shù)賦能的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)選型策略，揭曉如何在LLC諧振、圖騰柱PFC等創(chuàng)新方案中精準(zhǔn)匹配功率器件參數(shù)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)成本與性能的黃金平衡點(diǎn)。
優(yōu)化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與元器件選型
電池供電工具和設(shè)備的便利性在很大程度上依賴于快速高效的充電。為此，電池充電解決方案的設(shè)計(jì)人員必須根據(jù)所需的功率水平和工作電壓，精心選擇最佳拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。此外，他們還必須選擇能夠精準(zhǔn)滿足應(yīng)用性能要求的元器件。
安森美提供覆蓋低壓、中壓及高壓的全系列功率分立器件，包括適用于上述關(guān)鍵拓?fù)涞墓杌O管、MOSFET和IGBT。依托先進(jìn)的裸芯與封裝技術(shù)，安森美功率器件以卓越品質(zhì)和穩(wěn)健性能滿足各類設(shè)計(jì)需求。
此外，我們基于SiC的開關(guān)器件具備更快的開關(guān)速度和超低損耗特性，可顯著提升功率密度。安森美 650 V M3S EliteSiC MOSFET（圖 1）提供業(yè)界領(lǐng)先的開關(guān)性能，大幅提升 PFC 和 LLC 級(jí)的系統(tǒng)效率。
該器件針對(duì) 40 kHz 至 400 kHz 的高頻應(yīng)用進(jìn)行了優(yōu)化。EliteSiC M3S 技術(shù)相比其前代產(chǎn)品，柵極電荷減少了 50%，EOSS降低了 44%，輸出電容中的存儲(chǔ)電荷（QOSS）減少了 44%。這種出色的EOSS參數(shù)在PFC級(jí)應(yīng)用于硬開關(guān)拓?fù)鋾r(shí)，可顯著提升輕載條件下的系統(tǒng)效率。同時(shí)，較低的 QOSS還簡(jiǎn)化了 LLC 級(jí)軟開關(guān)拓?fù)涞闹C振腔電感設(shè)計(jì)。此外，M3S EliteSiC MOSFET在PFC和DC-DC模塊高頻運(yùn)行時(shí)保持低溫工作狀態(tài)。
650 V M3S EliteSiC MOSFET 是 PFC 和 LLC 級(jí)的理想選擇
安森美 650 V M3S EliteSiC MOSFET 產(chǎn)品系列
我們還提供基于 PLCES 的系統(tǒng)級(jí) Elite Power 仿真工具，助力工程師根據(jù)不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和功率水平優(yōu)化元器件選型。該仿真工具不僅能協(xié)助選擇適用于各種拓?fù)浜凸β仕降腅liteSiC MOSFET。
還可深度洞察采用我們?nèi)缦翬liteSiC系列產(chǎn)品的電路運(yùn)行狀況，F(xiàn)ield Stop 7 (FS7) IGBT、PowerTrench?T10 MOSFET 和Inteligent Power Modules (IPM)，包括特定產(chǎn)品的制造工藝極限情況。我們的仿真模型不僅基于數(shù)據(jù)手冊(cè)中的典型參數(shù)，還提供了基于制造環(huán)境中物理相關(guān)性的極限工況仿真能力。這使用戶能夠了解器件在實(shí)驗(yàn)室工藝邊界條件下的性能，從標(biāo)稱情況到最壞情況均可進(jìn)行仿真。
此外，PLECS 模型自助生成工具（SSPMG）允許用戶輸入具有代表性的寄生元件，并生成自己的定制 PLECS 模型進(jìn)行仿真。我們通過創(chuàng)新的SPICE模型實(shí)現(xiàn)了高精度的原型設(shè)計(jì)。
我們的物理和可擴(kuò)展 SPICE 模型為仿真電力電子電路中功率器件的行為提供了一種準(zhǔn)確而高效的方法，從而縮短了產(chǎn)品開發(fā)周期。我們最近對(duì)SSPMG進(jìn)行了升級(jí)，并集成了WürthElektronik的無源元件數(shù)據(jù)庫，從而使用戶能夠?yàn)閺?fù)雜的電力電子應(yīng)用創(chuàng)建更加精確和詳細(xì)的 PLECS 模型。這一直觀的基于網(wǎng)頁的平臺(tái)有助于在設(shè)計(jì)初期階段及早發(fā)現(xiàn)并解決性能瓶頸問題。
安森美Elite Power仿真工具和 PLECS 模型自助生成工具
