5G电源应用碳化硅B3M040065Z替代超结MOSFET

yangqiansic

倾佳电子杨茜以48V 3000W 5G电源应用为例分析BASiC基本股份国产碳化硅MOSFET B3M040065Z替代超结MOSFET的优势，并做损耗仿真计算：

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！

技术说明：以BASiC-B3M040065Z（SiC MOSFET）替代超结OSG60R033TT4ZF（硅基MOSFET）为例：一、技术参数深度分析参数BASiC-B3M040065Z（SiC MOSFET）OSG60R033TT4ZF（硅基超结MOSFET）
额定电压 VDS ​650 V    ，       600 V
导通电阻 RDS(on)​ 40 mΩ（18V, 25°C）→ 55 mΩ（175°C）  ，33 mΩ（10V, 25°C）→ 65.6 mΩ（150°C）
总栅极电荷 Qg ​60 nC（18V）  ，104 nC（10V）
开关延迟时间td(on)​=10ns（25°C）  ，td(on)​=32.8ns
热阻 Rθ(jc)​0.60 K/W（TO-247-4）  ，0.35 K/W（TOLL）
体二极管反向恢复时间trr​=11ns（25°C）， trr​=184ns

二、BASiC-B3M040065Z的技术优势高温性能优异
SiC材料的温度系数更优，BASiC基本股份国产MOSFET RDS(on)​在175°C时仅从40 mΩ升至55 mΩ（+37.5%），而硅基MOSFET在150°C时从33 mΩ升至65.6 mΩ（+98.8%），高温下导通损耗显著降低。
开关损耗更低
更低的栅极电荷（60 nC vs. 104 nC）：驱动损耗和开关损耗更低，适合高频应用（如100 kHz以上）。
更快的开关速度（10 ns vs. 32.8 ns）：减少开关过程中的交叠损耗。
反向恢复电荷 Qrr​ 极低（100 nC vs. 1.2 μC）：在硬开关拓扑（如Boost）中可显著降低反向恢复损耗。
耐压与可靠性
650V耐压余量更大，适用于48V系统的高压瞬态场景（如LLC谐振变换器），可靠性更高。
封装兼容性
TO-247-4封装支持Kelvin源极连接，可减少栅极振荡，优化高频开关性能。

---

三、48V 3000W 5G电源应用仿真对比（结温150°C）假设条件：
拓扑：全桥LLC谐振变换器，工作频率 =100kHzfsw​=100kHz。
输入电压 Vin​=48V，输出功率Po​=3000W，效率目标 >96%。
每路使用2个MOSFET并联，总电流3000W/48V=62.5AIRMS​=3000W/48V=62.5A，单管电流 31.25AID​=31.25A。
1. 导通损耗对比BASiC基本股份国产MOSFET BASiC（SiC）B3M040065Z：
RDS(on)​=55mΩ（150°C），
Pcond​=IRMS2​⋅RDS(on)​=(31.25)2⋅0.055=53.7W。
OSG（硅基）OSG60R033TT4ZF：
RDS(on)​=65.6mΩ（150°C），
Pcond​=(31.25)2⋅0.0656=64.3W。
结论：BASiC基本股份国产MOSFET导通损耗降低 16.6%。
2. 开关损耗对比BASiC（SiC）：
Eon​=95μJ，Eoff​=29μJ（400V, 20A），
Psw​=(Eon​+Eoff​)⋅fsw​=(95+29)⋅10−6⋅105=12.4W。
OSG（硅基）：
Eon​+Eoff​≈Qg​⋅VDS​=104nC⋅400V=41.6μJ，
Psw​=41.6⋅10−6⋅105=41.6W。
结论：BASiC基本股份国产MOSFET开关损耗降低 70.2%。
3. 总损耗对比BASiC-B3M040065Z（SiC MOSFET）OSG60R033TT4ZF（硅基超结MOSFET）
导通损耗53.7 W , 64.3 W
开关损耗12.4 W , 41.6 W
总损耗66.1 W , 105.9 W
效率提升：
BASiC基本股份国产MOSFET总损耗减少 37.6%，对应效率提升约 1.3%（从95.5%提升至96.8%）。

---

四、替代可行性结论技术优势：BASiC基本股份国产碳化硅MOSFET BASiC-B3M040065Z在高温、高频场景下显著降低损耗，适合高功率密度5G电源。
注意事项：
TO-247-4封装需优化散热设计（热阻略高）。
需验证驱动电路是否支持18V栅极电压。
对于驱动负压供电的需求，BASiC基本股份提供电源IC1521系列和配套的变压器以及驱动IC BTL27524.


成本考量：国产SiC器件（如BASiC基本股份）成本和目标替换规格的超结MOSFET价格趋同，同时碳化硅MOSFET方案通过减少散热需求和提升效率降低系统总成本。
推荐替代场景：高频（>50 kHz）、高温（>100°C）或高可靠性要求的电源设计。