【導讀】隨著800V高壓平臺在電動汽車與工業(yè)儲能領域加速滲透，傳統(tǒng)硅基功率器件正面臨開關損耗與散熱設計的雙重瓶頸。以碳化硅（SiC）MOSFET為代表的新型半導體，憑借10倍于IGBT的開關頻率和85%的能效提升率，正推動工業(yè)充電器架構向高頻化、集成化躍遷。本文深度解析SiC技術賦能的拓撲結構選型策略，揭曉如何在LLC諧振、圖騰柱PFC等創(chuàng)新方案中精準匹配功率器件參數(shù)，實現(xiàn)系統(tǒng)成本與性能的黃金平衡點。
優(yōu)化拓撲結構與元器件選型
電池供電工具和設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計人員必須根據(jù)所需的功率水平和工作電壓，精心選擇最佳拓撲結構。此外，他們還必須選擇能夠精準滿足應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，包括適用于上述關鍵拓撲的硅基二極管、MOSFET和IGBT。依托先進的裸芯與封裝技術，安森美功率器件以卓越品質(zhì)和穩(wěn)健性能滿足各類設計需求。
此外，我們基于SiC的開關器件具備更快的開關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)界領先的開關性能，大幅提升 PFC 和 LLC 級的系統(tǒng)效率。
該器件針對 40 kHz 至 400 kHz 的高頻應用進行了優(yōu)化。EliteSiC M3S 技術相比其前代產(chǎn)品，柵極電荷減少了 50%，EOSS降低了 44%，輸出電容中的存儲電荷（QOSS）減少了 44%。這種出色的EOSS參數(shù)在PFC級應用于硬開關拓撲時，可顯著提升輕載條件下的系統(tǒng)效率。同時，較低的 QOSS還簡化了 LLC 級軟開關拓撲的諧振腔電感設計。此外，M3S EliteSiC MOSFET在PFC和DC-DC模塊高頻運行時保持低溫工作狀態(tài)。
650 V M3S EliteSiC MOSFET 是 PFC 和 LLC 級的理想選擇
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 Elite Power 仿真工具，助力工程師根據(jù)不同的拓撲結構和功率水平優(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撲和功率水平的EliteSiC MOSFET。
還可深度洞察采用我們?nèi)缦翬liteSiC系列產(chǎn)品的電路運行狀況，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)手冊中的典型參數(shù)，還提供了基于制造環(huán)境中物理相關性的極限工況仿真能力。這使用戶能夠了解器件在實驗室工藝邊界條件下的性能，從標稱情況到最壞情況均可進行仿真。
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 模型進行仿真。我們通過創(chuàng)新的SPICE模型實現(xiàn)了高精度的原型設計。
我們的物理和可擴展 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SSPMG進行了升級，并集成了WürthElektronik的無源元件數(shù)據(jù)庫，從而使用戶能夠為復雜的電力電子應用創(chuàng)建更加精確和詳細的 PLECS 模型。這一直觀的基于網(wǎng)頁的平臺有助于在設計初期階段及早發(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
