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SiC MOSFET方案:5kW 高效率無風扇逆變電路

作者:寬禁帶聯盟

文章來源:羅姆(ROHM)半導體

摘要:采用了發揮碳化矽(SiC)MOSFET 高頻特性的 Trans-link 交錯型逆變電路(1)、實作了 5kW 時的功率轉換效率達到 99%以上。在該電路拓撲中,平滑電抗器的電感量可以減小。由于電抗器的匝數減少、使銅損大幅度減少實作了高效率。在這份資料中,介紹這個全新的逆變器設計的例子。此外,這個全新的逆變電路是和 power-assist-tech 株式會社(https://www.power-assist-tech.co.jp/)共同開發。

與正常電路對比

圖1是正常全橋型和本文檔介紹的Trans-link交錯型電路的比較,兩個電路輸出功率都是5kW。

盡管正常橋式并聯2PCS IGBT(STGW60H65DGB)作為開關器件,5KW時的效率是97.4%(總損耗為133W),冷卻風扇是必要的。交錯式效率達到99%(一共損失51W),因為抑制了發熱、不使用冷卻風扇的小型化散熱器可以冷卻。而且因為是交錯型,顯然開關頻率可以倍增,平滑濾波器被小型化、尺寸和重量被減半。

SiC MOSFET方案:5kW 高效率無風扇逆變電路

電路組成

圖2表示交錯型電路的組成

逆變電路中有三個半橋,每個半橋包含兩個半導體(QHk和QLk、k= 1、2、3)。肖特基二極管作為續流二極管和半導體并聯。B2和B3以180°反轉相位PWM模式動作。B1 的QH1と和QL1以 50 Hz 交替開關、作為低頻率開關橋動作。B2和B3的輸出通過耦合電抗器(LC)互相作用,電流流過LC後被相加。B2和B3的輸出和B1的中心點連接配接輸出電容(CO)。

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耦合電抗器等效電路如圖3所示。

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能夠分為兩個漏感(L1和L2)、勵磁電感(Lm)、以及理想的反向變壓器。如圖3所示VL1、VL2、V1、以及V2是各個電感的自感應電動勢、圖3中iL1、iL2、i1、i2、以及im是被定義的電流。因為這是PWM電路,QH2開通時以占空比d動作。由于是逆變動作,d根據時間變化。L1和L2的電感量相同,為了簡單用L表示。在逆變過程中,除死區時間外、逆變電路中所有的半橋都按照同步整流的原理運作。

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複制使用

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來源: SIC碳化矽MOS管及功率子產品的應用

*聲明:本文由作者原創。文章内容系作者個人觀點,寬禁帶半導體技術創新聯盟轉載僅為了傳達一種不同的觀點,不代表本聯盟對該觀點贊同或支援,如果有任何異議,歡迎聯系我們。

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