現(xiàn)代尖端電力電子設(shè)備性能升級需要提升系統(tǒng)功率密度、使用更高的主開關(guān)頻率。而現(xiàn)有硅基IGBT配合硅基FRD性能已無法完全滿足要求，需要高性能與性價比兼具的主開關(guān)器件。為此，基本™（BASiC Semiconductor）推出的混合碳化硅分立器件（Hybrid SiC Discrete Devices）將新型場截止IGBT技術(shù)和碳化硅肖特基二極管技術(shù)相結(jié)合，為硬開關(guān)拓?fù)浯蛟炝艘粋€兼顧品質(zhì)和性價比的完美方案。

 

典型應(yīng)用：基本™（BASiC Semiconductor）混合IGBT單管在工商業(yè)儲能PCS變流器中的應(yīng)用-傾佳電子（Changer Tech）專業(yè)分銷

 

工商業(yè)儲能PCS變流器：

1、主要功率點(diǎn)位：35kW、50kW、70kW（35kW兩模塊并）、100kW（50kW模塊兩并）、125kW（62.5kW模塊兩并），功率點(diǎn)位的選擇主要取決于電池容量，都是標(biāo)準(zhǔn)值；

2、T型三電平是主流方案，出于競爭力考量，采用分立器件IGBT；T型三電平的開關(guān)頻率，目前主要在16-20kHz之間

3、35kW單機(jī)方案：TO-247封裝單管IGBT是現(xiàn)階段主力，橫管用650V 50AIGBT兩并聯(lián)，豎管用1200V 40A IGBT 3顆并聯(lián)或者1200V 25A IGBT 4顆并聯(lián)。

4、單機(jī)功率要躍遷到50kW和62.5kW，純硅IGBT的并聯(lián)個數(shù)太多，不符合客戶的利益要求，功率越往上走，客戶有很強(qiáng)的動力減少IGBT單管的數(shù)量，混合IGBT具有明顯的應(yīng)用優(yōu)勢，橫管豎管都使用混合IGBT，可以最大限度壓低IGBT開通電阻，降低IGBT開關(guān)損耗，最大限度發(fā)揮混管的性能。客戶將IGBT的開通關(guān)斷電阻分開，如果橫管跟豎管同時選擇混管，理論上可以將開通電阻調(diào)到0Ω，大大降級IGBT的損耗，這么一來，可以縮小混管跟全碳MSOFET在這種方案中的差距，最大程度發(fā)揮混管的性能。1200V碳化硅MOSFET的方案現(xiàn)階段評估成本還太高。混管在現(xiàn)有方案中具有較強(qiáng)的發(fā)展?jié)摿蜕Α?nbsp;

 

橫管混合IGBT選型推：BGH50N65HF1,BGH50N65HS1,BGH50N65ZF1,BGH75N65HF1,BGH75N65ZF1

豎管混合IGBT選型推薦：

BGH40N120HF1,BGH40N120HS1,BGH75N120HF1,BGH75N120HS1

電壓源型光伏微逆混合 IGBT單管，30A/650V

隨著家用微逆并網(wǎng)收益持續(xù)減弱，家用微逆配套儲能功能需求逐漸增強(qiáng)，電壓源型微逆的需求開始涌現(xiàn)。同時實(shí)現(xiàn)本地有功負(fù)荷的合理分配,無功負(fù)荷的合理分配和無功環(huán)流的有效抑制。

 

國產(chǎn)SiC碳化硅MOSFET功率器件可靠性及一致性如何確保？

電力電子系統(tǒng)研發(fā)制造商一般需要碳化硅MOSFET功率器件供應(yīng)商提供可靠性測試報告的原始數(shù)據(jù)和器件封裝的FT數(shù)據(jù)。

SiC碳化硅MOSFET可靠性報告原始數(shù)據(jù)主要來自以下可靠性測試環(huán)節(jié)的測試前后的數(shù)據(jù)對比，通過對齊可靠性報告原始數(shù)據(jù)測試前后漂移量的對比，從而反映器件的可靠性控制標(biāo)準(zhǔn)及真實(shí)的可靠性裕量。SiC碳化硅MOSFET可靠性報告原始數(shù)據(jù)主要包括以下數(shù)據(jù):

SiC碳化硅MOSFET高溫反偏

High Temperature Reverse Bias HTRB Tj=175℃

VDS=100%BV

SiC碳化硅MOSFET高溫柵偏（正壓）

High Temperature Gate Bias（+） HTGB（+） Tj=175℃

VGS=22V

SiC碳化硅MOSFET高溫柵偏（負(fù)壓）

High Temperature Gate Bias（-） HTGB（-） Tj=175℃

VGS=-8V

SiC碳化硅MOSFET高壓高濕高溫反偏

High Voltage, High Humidity, High Temp. Reverse Bias HV-H3TRB Ta=85℃

RH=85%

VDS=80%BV

SiC碳化硅MOSFET高壓蒸煮

Autoclave AC Ta=121℃

RH=100%

15psig

SiC碳化硅MOSFET溫度循環(huán)

Temperature Cycling TC -55℃ to 150℃

SiC碳化硅MOSFET間歇工作壽命

Intermittent Operational Life IOL △Tj≥100℃

Ton=2min

Toff=2min

FT數(shù)據(jù)來自碳化硅MOSFET功率器件FT測試(Final Test，也稱為FT)是對已制造完成的碳化硅MOSFET功率器件進(jìn)行結(jié)構(gòu)及電氣功能確認(rèn)，以保證碳化硅MOSFET功率器件符合系統(tǒng)的需求。

通過分析碳化硅MOSFET功率器件FT數(shù)據(jù)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)（比如V(BR)DSS，VGS(th)，RDS(on)，

IDSS）的正態(tài)分布，可以定性碳化硅MOSFET功率器件材料及制程的穩(wěn)定性，這些數(shù)據(jù)的定性對電力電子系統(tǒng)設(shè)計及大批量制造的穩(wěn)定性也非常關(guān)鍵。

 

該器件將傳統(tǒng)的硅基IGBT和碳化硅肖特基二極管合封，在部分應(yīng)用中可以替代傳統(tǒng)的IGBT （硅基IGBT與硅基快恢復(fù)二極管合封），使得IGBT的開關(guān)損耗大幅降低。這款混合碳化硅分立器件的性能介于超結(jié)MOSFET和高性能的碳化硅 MOSFET之間，在某些場合性價比更優(yōu)于超結(jié)MOSFET和碳化硅MOSFET，可幫助客戶在性能和成本之間取得更好的平衡，具有重要的應(yīng)用價值，特別適用于對功率密度提升有需求，同時更強(qiáng)調(diào)性價比的電源應(yīng)用領(lǐng)域，如車載電源充電機(jī)（OBC）、通信電源、高頻DC-DC電源轉(zhuǎn)換器、UPS等。

 

傾佳電子（Changer Tech）專業(yè)分銷的基本™（BASiC Semiconductor）混合IGBT主要有：

BGH75N65HS1

BGH50N65HF1

BGH50N65HS1

BGH50N65ZF1

BGH75N65HF1

BGH75N65ZF1

BGH40N120HS1

BGH75N120HF1

 

01   PFC技術(shù)趨勢

 

在電源研發(fā)領(lǐng)域，尤其是在汽車OBC和通信電源應(yīng)用領(lǐng)域，由于PFC拓?fù)涞脑O(shè)計可直接影響到電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)效率的高低，使得這一關(guān)鍵因素在近年來變得愈發(fā)重要。為進(jìn)一步提高電源的工作效率，科研人員和工程師們已經(jīng)研究出多種不同的PFC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如傳統(tǒng)的PFC拓?fù)?、普通無橋PFC、雙升壓無橋PFC，圖騰柱無橋PFC等，并已成功大范圍應(yīng)用在設(shè)計過程中。

 

圖片

對比上述四種常見的PFC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，圖騰柱無橋PFC拓?fù)涞钠骷昧績H為6，同時還具有導(dǎo)通損耗最低、效率最高等優(yōu)點(diǎn)，因此在車載OBC及通信電源等高效應(yīng)用方面已有量產(chǎn)項目采用圖騰柱無橋PFC取代傳統(tǒng)的PFC或交錯并聯(lián)PFC。

 

因此本文除闡述圖騰柱無橋PFC的優(yōu)勢和工作原理之外，將重點(diǎn)介紹圖騰柱無橋PFC的功率半導(dǎo)體器件選型，并給出性能和成本平衡的混合碳化硅分立器件解決方案。

 

 

Basic™ (BASiC Semiconductor) second generation SiC silicon carbide MOSFET has two main features:

1. Outstanding reliability: Compared with competing products, there is sufficient design margin to ensure device reliability during mass manufacturing.

The breakdown voltage BV value of BASiC Semiconductor's second-generation SiC silicon carbide MOSFET 1200V series is measured to be around 1700V, which is higher than mainstream competing products on the market. The breakdown voltage BV design margin can withstand silicon carbide substrate epitaxial materials and wafers. The swing of the tape-out process can ensure device reliability during mass manufacturing, which is the most critical quality of BASiC Semiconductor’s second-generation SiC silicon carbide MOSFET. BASiC Semiconductor’s second-generation SiC silicon carbide MOSFET The relatively high avalanche tolerance margin also enhances reliability in power electronic system applications.

2. Remarkable device performance: Smaller Crss with the same specifications brings excellent switching performance.

BASiC Semiconductor's second-generation SiC silicon carbide MOSFET reverse transmission capacitor Crss is relatively small among mainstream competing products on the market, and its turn-off loss Eoff is also very good among mainstream products on the market, better than some overseas competing products. , especially suitable for LLC applications, typical applications such as charging pile power module downstream DC-DC applications.

 

 

02   圖騰柱無橋PFC拓?fù)浞治?/div>