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SiC MOSFET模块(BMF80R12RA3和BMF160R12RA3)能够替代传统IGBT模块并颠覆电镀电源和高频电源行业,主要原因在于:
SiC MOSFET模块通过高效率、高频化、高温稳定性和高功率密度,解决了IGBT模块在电镀和高频电源中的瓶颈问题。随着技术成熟和成本下降,SiC将全面取代IGBT,推动电源行业向更高效、紧凑、可靠的方向演进,实现颠覆性变革。
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1. 更低的导通与开关损耗低导通电阻:SiC MOSFET的导通电阻(如BMF80R12RA3的15mΩ@18V)远低于IGBT的导通压降(1.5~3V),显著降低导通损耗,尤其在高压大电流场景下效率提升明显。
超快开关速度:SiC MOSFET的开关时间(如turn-on delay仅43.5ns,rise time仅27.6ns)比IGBT快数倍,大幅减少开关损耗,适合高频应用(如100kHz以上)。
2. 高温与高频性能优势高温稳定性:SiC材料禁带宽度宽(3.3eV),支持175°C结温下稳定运行,高温下导通电阻增幅小(如BMF80R12RA3在175°C时R_DS(on)仅增加约85%),而IGBT在高温下性能急剧下降。
高频兼容性:SiC MOSFET的快速开关和低反向恢复电荷(如Q_r=0.3μC@25°C)允许电源设计采用更高频率,减少磁性元件体积,提升功率密度。
3. 系统级效率与成本优化散热需求降低:SiC模块热阻低(如BMF80R12RA3的R_th(j-c)=0.54K/W),散热设计更简单,可缩小散热器体积,降低系统成本。
无尾电流问题:相比IGBT关断时的拖尾电流,SiC MOSFET开关过程无拖尾损耗,进一步降低高频工况下的总损耗。
4. 应用场景适配电镀电源:需要高电流精度和低纹波,SiC的高频特性可提升电流控制响应速度,减少滤波元件体积。
高频电源:高频化可显著缩小变压器和电感尺寸,同时SiC的低损耗支持更高功率密度设计。
5. 长期可靠性SiC材料的抗辐射和耐高温特性延长了器件寿命,适合工业级严苛环境,减少维护成本。
挑战与趋势初期成本高:SiC芯片成本已经与硅基IGBT接近或者持平,随着产能扩大,价格持续下降,SiC将低于IGBT的价格。
驱动设计优化:需匹配高速驱动电路(如负压关断、低寄生电感布局),但现代驱动IC已逐步解决此类问题。
BASiC基本股份针对SiC碳化硅MOSFET多种应用场景研发推出门极驱动芯片,可适应不同的功率器件和终端应用。BASiC基本股份的门极驱动芯片包括隔离驱动芯片和低边驱动芯片,绝缘最大浪涌耐压可达8000V,驱动峰值电流高达正负15A,可支持耐压1700V以内功率器件的门极驱动需求。
BASiC基本股份低边驱动芯片可以广泛应用于PFC、DCDC、同步整流,反激等领域的低边功率器件的驱动或在变压器隔离驱动中用于驱动变压器,适配系统功率从百瓦级到几十千瓦不等。
BASiC基本股份推出正激 DCDC 开关电源芯片BTP1521P,BTP1521F,该芯片集成上电软启动功能、过温保护功能,输出功率可达6W。芯片工作频率通过OSC 脚设定,最高工作频率可达1.5MHz,非常适合给隔离驱动芯片副边电源供电。
对SiC碳化硅MOSFET单管及模块+18V/-4V驱动电压的需求,BASiC基本股份提供自研电源IC BTP1521P系列和配套的变压器以及驱动IC BTL27524或者隔离驱动BTD5350MCWR(支持米勒钳位)。
结论SiC MOSFET模块通过高效率、高频化、高温稳定性和高功率密度,解决了IGBT模块在电镀和高频电源中的瓶颈问题。随着技术成熟和成本下降,SiC将全面取代IGBT,推动电源行业向更高效、紧凑、可靠的方向演进,实现颠覆性变革。
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