6.6 KW双向OBC碳化硅MOSFET替代超结的仿真计算

yangqiansic

倾佳电子杨茜以6.6 KW双向OBC（内置3KW DC/DC ）应用为例做BASiC基本股份碳化硅MOSFET B3M040065和超结MOSFET OSG60R033TT4ZF的工作结温150摄氏度下的模拟损耗仿真对比。

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：B3M040065Z替代OSG60R033TT4ZF的技术优势分析一、关键参数对比参数B3M040065Z (SiC MOSFET)   OSG60R033TT4ZF (Si MOSFET)
阻断电压VDS​650 V   ，600 V
导通电阻 RDS(on)​40 mΩ (18V, 20A, 25°C) → 55 mΩ (175°C)，33 mΩ (10V, 32A, 25°C) → 65.6 mΩ (150°C)
总门极电荷 Qg ​60 nC    ，104 nC
反向恢复电荷 Qrr  ​210 nC (175°C) ，1200 nC (25°C)
热阻 Rth(j−c) ​0.6 K/W ，0.35 K/W
开关能量 Eon​+Eoff​115 μJ + 27 μJ = 142 μJ (25°C)    ，未直接提供，需基于Qg​ 估算

二、B3M040065Z技术优点BASiC基本股份国产碳化硅MOSFET 更低的高温导通电阻
SiC材料特性使其在高温下RDS(on)​增幅更小（175°C时仅55 mΩ），而Si MOSFET在150°C时RDS(on)​升至65.6 mΩ，导通损耗显著增加。
BASiC基本股份国产碳化硅MOSFET 更优的开关性能
总门极电荷Qg​仅为60 nC（OSG60R033TT4ZF为104 nC），驱动损耗和开关时间更低。
反向恢复电荷Qrr​仅210 nC（OSG60R033TT4ZF为1200 nC），高频应用中开关损耗进一步降低。
BASiC基本股份国产碳化硅MOSFET 更高的阻断电压与雪崩鲁棒性
650V耐压（OSG60R033TT4ZF为600V），适用于高电压波动场景，如电动汽车OBC的瞬态工况。
BASiC基本股份国产碳化硅MOSFET 热性能适配性
虽然热阻略高（0.6 K/W vs. 0.35 K/W），但SiC器件的高温稳定性可补偿热阻差异，支持长期高温运行。
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。

---

模拟损耗对比：6.6 kW双向OBC（内置3 kW DC/DC）应用假设条件工作结温Tj​=150°C
开关频率 fsw​=100kHz
有效值电流 Irms​=32A（基于3 kW DC/DC模块）
母线电压 Vbus​=400V
1. 导通损耗计算B3M040065Z：
Pcond​=Irms2​×RDS(on)​=322×0.055=56.3W
OSG60R033TT4ZF：
Pcond​=322×0.0656=67.1W
2. 开关损耗计算B3M040065Z：
取典型值 Eon​=115μJ, Eoff​=27μJ，总开关能量 Etotal​=142μJ
Psw​=Etotal​×fsw​=142×10−6×105=14.2W
OSG60R033TT4ZF：
基于 Qg​=104nC 和 VGS​=10V，估算开关能量：
Esw​=Qg​×VGS​=104×10−9×10=1.04mJ
Psw​=1.04×10−3×105=104W
3. 总损耗对比型号导通损耗 (W)  开关损耗 (W)  总损耗 (W)
B3M040065Z (SiC)  56.3，14.2， 70.5
OSG60R033TT4ZF (Si) 67.1，104，171.1

---

结论在结温150°C的6.6 kW双向OBC应用中，BASiC基本股份国产碳化硅MOSFET B3M040065Z的总损耗（70.5 W）较OSG60R033TT4ZF（171.1 W）降低约58.7%。其优势主要体现在：
SiC材料的高温稳定性显著降低导通损耗；
低门极电荷与反向恢复电荷大幅优化开关损耗；
更高的阻断电压适配高压应用场景。
因此，BASiC基本股份国产碳化硅MOSFET B3M040065Z在高温、高频的OBC系统中具有显著的性能优势，可提升整体效率并减少散热需求。