业内首个 1700VSIC MOS，大幅减少辅助开关电源成本

前言

近年随着电力电子技术的不断革新，碳化硅技术的不断发展，在逆变电源内部的供电部分应用碳化硅产品具有越来越大的实用价值。Wolfspeed继续其在碳化硅功率器件技术的创新，推出了业内首个 1700V SiC MOSFET，该产品提高优化表面贴装组合，以用于高压逆变电源系统辅助电源的商业使用。针对较高的阻断电压，设计工程师以全新的 SiC MOSFET 代替了额定较低的硅 MOSFET，提供了高效、简化的驱动器电路，降低了散热成本。

 

逆变系统中的辅助电源  

图1 电机驱动框图

图1是常用的电机驱动框图,其应用包括常用的工业电机驱动,光伏逆变控制,UPS等。其中辅助电源部分包含制冷风扇,显示单元,逻辑控制电路,系统保护等,要求三相供电,母线电压 400~1000V,常用的拓扑结构是反激式,目前市场上的一些方案采用了功率MOS，IGBT作为控制元件,本文中采用Wolfspeed  1Ω 1700V SIC MOS的设计方案。

 

 Wolfspeed 方案: 60W 辅助电源

 规格:

 • 输入电压: 宽电压范围 200Vdc -- 1000Vdc

 • 输出电压: 12Vdc/4.5A; 5V/0.5A; -12Vdc/0.25A

 • 工作频率: 75KHZ

 • 拓扑: 单端反激式

 • 目标应用场景: 母线电压大于600V的辅助电源(电机驱动,光伏逆变UPS等应用)

图2为CREE 60W 辅助电源DEMO

图2  60W辅助电源DEMO

该设计用1个1700V 碳化硅MOS的单端反激电路替代2个800V 硅MOS的双管反激电路,大幅减少了元器件数量,设计更简单,驱动更容易,缩短开发周期。碳化硅材料特性让效率更高,散热设计更简单,从整体上优化成本。

图3，图4 是相同条件下与其他竞争者的性能比较,从实测图可以很清晰的看出Wolfspeed SIC方案相对普通硅方案性能上有不少的提升。

图3 不同输入电压满载时的效率

图4 不同负载200V输入电压时的效率

 

碳化硅MOS辅助开关电源设计

以上是Wolfspeed 1700V 1Ω 碳化硅MOS的信息,与竞争者相比该型号在100KHZ具有更高的效率,如图5。

图5  Wolfspeed vs ST

Wolfspeed是碳化硅领域的领导者,基于碳化硅MOS的辅助电源设计,更能胜任在特别需要更高耐压以及雪崩等级的工业领域的设计要求,对要求高频的应用更是不二选择,高频特性让电路中的磁性单元体积更小,重量更轻。反向恢复时间“零”特性让电路的开关损耗大幅度降低,加上更优异的热传导系数,让工程师在设计散热方面不再烦恼。最终让总体成本得到优化。