国产碳化硅MOSFET在充电桩电源模块中的应用解决方案

yangqiansic

倾佳电子杨茜解读国产碳化硅MOSFET（如BASiC基本股份）在充电桩电源模块中的应用解决方案如下：


倾佳电子杨茜致力于推动国产SiC碳化硅模块在电力电子应用中全面取代进口IGBT模块，助力电力电子行业自主可控和产业升级！
倾佳电子杨茜咬住SiC碳化硅MOSFET功率器件三个必然，勇立功率半导体器件变革潮头：
倾佳电子杨茜咬住SiC碳化硅MOSFET模块全面取代IGBT模块的必然趋势！
倾佳电子杨茜咬住SiC碳化硅MOSFET单管全面取代IGBT单管的必然趋势！
倾佳电子杨茜咬住650V SiC碳化硅MOSFET单管全面取代SJ超结MOSFET和高压GaN 器件的必然趋势！
一、背景与行业需求随着新能源汽车的快速发展，充电桩的高效化、高功率密度化需求日益迫切。传统硅基功率器件在高压、高频场景下面临效率瓶颈和散热挑战，而碳化硅（SiC）MOSFET凭借其高耐压、低导通电阻、高频特性及高温稳定性，成为充电桩电源模块升级的理想选择。国产SiC MOSFET（如BASiC基本股份）技术的突破，为充电桩行业提供了更具性价比的本土化解决方案。

---

二、国产SiC MOSFET的核心技术优势性能参数对标国际品牌
效率与温升表现：在40kW充电桩模块中，BASiC基本股份国产SiC MOSFET（如B2M040120Z）与国际品牌（如C3M0040120K）的整机效率相当（平均效率约91.6%~91.8%），温升测试显示两者散热性能接近（散热器温度差异<3°C），且通过提升驱动电压至+18V可进一步优化效率。
动态特性优化：BASiC基本股份B3M040120Z（第三代）的关断损耗较第二代产品降低4.7%，较竞品降低30%，高温下损耗表现更优。
工艺与可靠性提升
平面槽工艺：BASiC第三代SiC MOSFET采用6英寸晶圆平台，FOM（RDS(ON)​×Qg​）显著降低，兼顾低导通损耗与高频特性。
高温稳定性：国产器件在175℃结温下，RDS(ON)​温升系数（1.3倍）优于沟槽栅工艺竞品（1.6倍），高温可靠性更佳。
封装多样化
提供TO-247、TO-263、E2B、E1B等多封装选项，适配不同功率模块设计需求。例如，模块如BMF011MR12E1G3，适用于高频快充场景。

---

三、充电桩电源模块中的关键解决方案主功率拓扑选型推荐
维也纳整流+LLC架构：采用SiC SBD（如B3D40120H2）与横管专用IGBT（BG75N65HRA1），搭配SiC MOSFET模块（如B2M040120T），实现30~60kW模块的高效整流与DC-DC转换。
H桥与移相全桥：针对40~60kW模块，选用分立SiC MOSFET（如B3M040120Z）或模块化方案，优化开关损耗与EMI性能。
驱动方案设计
集成驱动板方案：采用即插即用驱动板（如40P0110T12-E502），集成隔离驱动芯片（BTD5350MCWR）、正激DCDC电源芯片（BTP1521F）及隔离变压器（TR-P15DS23），支持4通道输出，峰值驱动电流达10A，确保SiC MOSFET的高频开关稳定性。
米勒钳位功能：通过BTD5350M系列驱动芯片的Clamp引脚直接连接SiC MOSFET门极，抑制桥臂中点dv/dt引发的误开通现象。实测显示，启用米勒钳位后，下管门极电压波动从7.3V降至2V，系统可靠性显著提升。

辅助电源优化
反激拓扑设计：采用1700V SiC MOSFET（B2M600170R）搭配反激控制芯片BTP284xx，支持多路输出（总功率150W），满足充电桩模块的辅助供电需求。
高耐压与低损耗：SiC MOSFET替代传统硅器件，降低开关损耗20%以上，提升辅助电源效率至95%以上。

---

四、实际应用案例与数据验证40kW模块效率对比
在750V/30kW工况下，BASiC基本股份国产B2M040120Z与进口C3M0040120K的整机效率均为96.15%~96.17%，且国产器件驱动电压尖峰更低（-3.757V vs. -4.369V），EMI特性更优。
单级变换拓扑实测
某客户采用矩阵变换器拓扑，BASiC基本股份B2M040120Z对比进口40mΩ器件，效率提升0.5%~1%（98.18% vs. 97.3%），得益于其更优的关断损耗（Eoff）特性。

---

五、未来发展方向高频化与高功率密度：通过优化FOM值（如第三代B3M系列），进一步提升开关频率，缩小磁性元件体积。
模块集成化：采用Pcore™封装半桥模块（如BMF240R12E2G3），支持240A/1200V应用，降低系统寄生电感与热阻。
智能化驱动：集成温度监测（如内置NTC）与自适应栅极驱动，增强系统保护功能。

---

六、结论国产SiC MOSFET（如BASiC基本股份）凭借性能对标、成本优势及本地化服务，已具备在充电桩电源模块中替代进口产品的实力。通过优化拓扑设计、驱动方案及散热管理，可显著提升充电桩的效率和可靠性，助力新能源汽车基础设施的高质量发展。


作者：杨茜SiC碳化硅MOSFET功率模块
链接：https://juejin.cn/post/7468598283309580340
来源：稀土掘金
著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权，非商业转载请注明出处。