SiC MOSFET半桥模块用于开关电源，系统效率能达到99%-开关电源电路

碳化硅(SiC)材料是近年来快速发展起来半导体材料之一，SiC材料具有宽禁带、高击穿电场、高热导率、高功率密度等等优点， SiC MOSFET在高频和高压的开关电源领域，具有高开关速度、高反向击穿电压，因此SiC MOSFET具有广阔的应用前景。

世强代理的由2个单管组成的碳化硅(SIC)MOSFET的半桥模块CAS300M12B2，它具有最大电压为1200V，最小内阻为5m欧，实物图如下图一所示：

主要特点：

• 较高的工作频率

• 反向恢复电流为0，零关断拖尾电流

• 铜基板和氮化铝陶瓷绝缘

• 非常容易的并联使用

 

图一：外形结构

半桥模块主要用在开关电源的AC-DC/DC-DC变换部分，直流无刷电机驱动，扩展功率比较灵活，半桥模块CAS300M12B2内部电路图如下图二所示：

 

图二：内部电路

SIC模块跟纯SI的比对如下图三表所示， 在一样的1.2kV的条件下，SIC的模块明显在有很大的优势，饱和电流，开关损耗和电荷都有比较明显的优势。

 

图三：CREE CAS300M12BM2和纯SI module对比

在潜在的功率密度评估方面，CREE有做过一个对比，在电路参数为180KW/3相/2电平的情况下，实现：

• DC母线电压：850VDC

• 相电流：225A RMS

• 输出电压在60Hz 480V RMS

• 开关频率为15khz

• 功率因素0.98

• 风冷

用3个CREE CAS300M12BM2可以做到，而用IGBT单管，则需要用12个400A两两做并联才能实现。

 

图四：3 SIC模块和12 IGBT

在开关电源中做DC-AC/DC-DC的变换实现电压的升压或者降压，半桥模块是必不可少的功率器件，如果要进一步提高效率和功率密度， SiC的MOSFET是非常不错的选择，对于电源模块的典型拓扑如下：

 

图五：简单的开关电源拓扑

 

图六：同步Buck电路拓扑

 

图七：同步Boost电路拓扑

CREE公司的半桥模块CAS300M12BM2在同步Buck电路测试波形如下图六所示，输入电压为600V,输出电压为300V,输出电流为30A，功率为9KW，开关频率为40KHZ，PWM的duty是50%，MOSFET的峰值电流是40A，从波形细节来看反向尖峰很小，电源效率大概为99%，在此设计中测得的电感的温度小于45度。

 

图八：同步buck电路测试波形图

 

图九：开启和关断反向恢复电流

小结：半桥模块CAS300M12B2在现在高效率的电源中应用，他还可以用于电机，新能源汽车等领域，极低的损耗带来较好的温度特性，较高的开关频率，可以带来较小的逆变器体积，这些无疑是推动了功率设备的发展。

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