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开关损耗最新视觉报道_减少损耗的10个方法(2024年12月全程跟踪)

内容来源：卡姆驱动平台所属栏目：热点更新日期：2024-12-03

开关损耗

电动汽车车载充电机中的SiC二极管应用电动汽车的车载充电机是整个车辆的核心部分，它的任务是根据电池管理系统的指令，动态调整充电电流和电压，确保电动汽车能够顺利充电。作为电力电子设备，车载充电机的功率电路主要由AC-DC和DC-DC电路组成。传统的硅（Si）器件由于耐压和开关频率的限制，已经无法满足车载充电机日益增长的性能需求。而硅碳化物（SiC）器件因其高耐压、低损耗和高速开关特性，正逐渐取代Si器件，成为车载充电机的主流应用。以6.6kW的车载充电机为例，我们来探讨一下基本半导体推出的SiC肖特基二极管（型号：B2D40120HC1）在充电机AC-DC和DC-DC电路中的应用。 AC-DC电路：提高功率因数，拓宽电压范围 𐟌 车载充电机的输入电压通常是交流220V。在AC-DC电路中，采用无桥PFC拓扑电路可以提高功率因数，同时得到宽范围的母线电压（400~800V）。这样设计不仅提高了效率，还减少了谐波对电网的影响。 DC-DC电路：实现电气隔离，保证安全 𐟛᯸ 为了确保充电桩与电池之间的电气隔离，DC-DC电路需要采用隔离变压器来实现能量传递。目前常用的拓扑结构是LLC谐振。在这个电路中，二极管的导通损耗和开关损耗越小，反向漏电流和反向恢复时间越小，开关频率就可以做到更高。反向耐压越高，工作电压选择就可以更高，效率也就越高。 SiC肖特基二极管的优越性 𐟌Ÿ 基本半导体的SiC肖特基二极管B2D40120HC1，实现了Si快恢复二极管无法实现的极短的反向恢复时间（trr接近于零），反向恢复电流≤5uA（Vr=1200V，Tj=25℃时），耐压高达1200V，结温最高175℃。这些特性使得B2D40120HC1可以有效降低开关损耗、提高开关频率，对车载充电机减小发热量、提高工作电压、能量密度以及效率至关重要。兼容性与性能保证 𐟔犊B2D40120HC1还可以与市面上多个品牌的器件直接进行兼容替换使用，如科锐C4D40120D、罗姆SCS240KE2、英飞凌IDW40G120C5B、意法半导体STPSC40H12CWL、安森美FFSH40120ADN-F155等，保证产品的性能。通过这些技术进步和优化，车载充电机的性能和效率得到了显著提升，为电动汽车的普及和发展提供了强有力的支持。

大功率MOS工作频率为什么不超过1兆赫兹大功率MOS管的工作频率不超过1兆赫兹（MHz）主要受以下几个因素限制： ‌开关速度与损耗‌：MOS管的开关速度由其内部物理特性决定，包括栅极到源极的结电容、开关时间等。高频操作下，开关损耗和驱动损耗增加，限制了最高工作频率‌12。 ‌材料与设计‌：传统MOSFET的工作频率较低，而碳化硅MOSFET等新材料虽能提高工作频率，但大功率应用中的设计和散热问题仍限制其频率提升‌3。 ‌功耗承受能力‌：频率提高导致开关次数增多，功耗增大。MOS管需能承受高频下的功耗，否则易损坏‌23。综上所述，大功率MOS管的工作频率受物理特性、材料与设计、功耗承受能力的共同限制，因此通常不超过1MHz‌12。

电动车功率控制新星：碳化硅（SiC） 𐟚— 电动车的电机驱动系统需要一种能够高效转换直流电为交流电的元器件，而目前主流的功率控制单元主要依赖IGBT（绝缘栅双极型晶体管）。然而，IGBT的性能已经接近瓶颈，因为其材料硅（Si）的物理特性难以再有突破。 𐟒ᠧ⳥Œ–硅（SiC）作为一种新型的功率半导体材料，以其优异的物理特性和工作性能脱颖而出。它的绝缘击穿场强是硅的10倍，禁带宽度是硅的3倍，这使得碳化硅在耐高压、耐高温以及开关速度方面表现出色。 𐟔砨€高压：碳化硅的禁带宽度使其能够承受更高的电压。例如，击穿一厘米厚的硅需要30万伏的电压，而击穿同样厚度的碳化硅则需要高达220万伏特的高压。这意味着采用碳化硅的器件可以做得更小，有助于电动车功率单元的小型化和轻量化。 𐟌᯸ 耐高温：在热导率方面，碳化硅几乎是硅的三倍，这意味着它能够更快地散热。理论上，碳化硅器件可以工作在200摄氏度以上的温度，而硅器件的温度仅为150摄氏度。这使得碳化硅更适合用于电动车电机高转速、控制功率单元温度高的工况。 ⚡ 开关速度更快，损耗低：碳化硅的开关速度更快，这使得开关损耗大大降低。相比IGBT，碳化硅模块提升了5%的系统效率，这意味着电动车的续航能力会增加5%。如果是一辆续航400公里的电车，采用碳化硅会增加20公里的续航。特斯拉在Model 3上大规模使用碳化硅零件，使得其逆变效率从Model S的82%提升到Model 3的90%。 𐟏Ž️ 综上所述，碳化硅的物理特性使其更加适配电动车的800V平台，为电动车的性能提升提供了新的可能。

【ROHM开发出实现业界超低损耗和超高短路耐受能力的1200V「IGBT」】第4代1200V IGBT通过改进包括外围结构在内的器件结构，不仅实现了高达1200V的耐压能力和符合车载电子产品标准的可靠性，还实现了10⵳ec.（Tj＝25℃时）的业界超高短路耐受能力以及业界超低的开关损耗和导通损耗特性网页链接

3分钟了解半导体行业的明星材料：SiC 今天我们来聊聊半导体行业中的一颗璀璨明星——SiC（碳化硅）。这种材料在晶圆和功率器件制造中扮演着至关重要的角色。 𐟔 化学组成： SiC 是由硅（Si）和碳（C）元素组成的化合物，化学式为 SiC。 𐟌Ÿ 材料性质：碳化硅拥有出色的物理和化学特性，包括高熔点、高导热性、高强度、硬度大、化学惰性等，使其在高温、高频和高压环境下表现出色。 𐟒𛠥Š导体应用：在半导体行业，SiC 主要用于晶圆衬底和功率器件的制造。与传统的硅功率器件相比，SiC 器件具有更高的工作温度、更低的导通和开关损耗、更高的工作频率。 𐟌 光电子学应用：碳化硅在光电子学领域也有广泛应用，如 SiC 光电探测器和 SiC LED。由于其较宽的能隙，SiC 在紫外光谱范围内具有优异性能。 𐟚— 行业应用： SiC 功率器件的广泛应用推动了高效、高温和高频率的功率电子系统的发展，有助于提高电力转换和控制设备性能。适用于多个下游行业，包括电动汽车、光伏能源、工业电力系统等。 𐟓ˆ 市场前景：随着技术的不断发展，SiC 功率器件在功率电子领域中的应用前景仍然非常广阔，预计未来5年内SiC功率器件市场规模仍将保持超过30%的年复合增长。

【Vishay推出采用eSMP⮧𓻥ˆ—SMF（DO-219AB）封装的全新1 A和2 A Gen 7 1200 V FRED Pt⮨𖅥🫦⥤整流器】器件Qrr低至105 nC，VF为1.10 V，在降低开关损耗的同时，可降低寄生电容并缩短恢复时间网页链接「张国斌的芯发布」

「东芝制造」东芝扩展了其1700 V碳化硅（SiC）MOSFET模块产品线，推出新一代适用于工业设备的高效化和小型化的产品MG250V2YMS3。该产品具有低漏源导通电压、低开关损耗和低杂散电感等特性，适用于铁路车辆、可再生能源发电系统、工业设备电机控制和高频DC-DC转换器等应用。更多性能细节，可点击链接查看！网页链接

网页链接在不断追求减小电路板尺寸和提高效率的征途中，氮化镓场效应晶体管(GaNFET)功率器件已成为破解目前难题的理想选择。GaN是一项新兴技术，有望进一步提高功率、开关速度以及降低开关损耗。这些优势让功率密度更高的解决方案成为可能。

一种适用于高频和高温应用的嵌入式碳化硅（SiC）功率模块，该模块具有低寄生电感和低热阻。SiC MOSFET采用倒装配置，并使用铜连接块，这有助于提高开关性能和散热效果。模拟结果显示总寄生电感低于300pH。与商业封装相比，双脉冲测试和热阻实验表明，所提出的模块的开关损耗和结到壳体电阻分别降低了23%和35%。

发现一个特别挺奇怪的现象! 房子如果长期不住人的话，家里面的水龙头会坏掉，开关会坏掉，门锁会坏掉，墙皮会脱落，橱柜衣柜等会变形。衣服鞋子如果长期不穿，就会老化的不能穿了，一穿就坏! 反正不管什么东西，要是长期不使用，就会坏的格外的快! 反而经常用着的东西，越用越好用，有效期限更久一些! 不知道是什么原因呢? 还有农村老家的房子，就更明显，长期不住人的房子，你从那路过一眼就能感觉出来这里没住人。按道理来讲不住人没有损耗不应该更持久耐用吗？怎么会破财的如此之快呢？#动态连更挑战#