許多選擇的決定因素或許頗為主觀，且在不斷變化。不過，若要為電動汽車電源轉(zhuǎn)換器選擇半導(dǎo)體，你或許會希望用更科學(xué)的方法來判斷。UnitedSiC（如今為 Qorvo）提供了一種權(quán)衡得失的方法，可幫助計算評估并聯(lián)器件的數(shù)量和額定值、開關(guān)頻率、工作模式、效率目標(biāo)、可接受的結(jié)溫溫升、導(dǎo)電和開關(guān)損耗分?jǐn)傄约俺杀镜?。了解更多?/span>

這篇博客文章最初由United Silicon Carbide (UnitedSiC) 發(fā)布，該公司于 2021 年 11 月加入 Qorvo 大家庭。UnitedSiC 是一家領(lǐng)先的碳化硅 (SiC) 功率半導(dǎo)體制造商，它的加入促使 Qorvo 將業(yè)務(wù)擴展到電動汽車 (EV)、工業(yè)電源、電路保護(hù)、可再生能源和數(shù)據(jù)中心電源等快速增長的市場。

人生在于取舍，有時，這種取舍往往會讓我們難以定奪。涉及到金錢時，這種取舍又會出現(xiàn)一個新的維度——如果我購買一輛電動汽車，能收回額外的成本嗎？要多久收回？減少二氧化碳排放的價值在哪里？哪款車型的二手價值最高？許多選擇的決定因素或許頗為主觀，且在不斷變化。不過，若要為電動汽車電源轉(zhuǎn)換器選擇半導(dǎo)體，你或許會希望用更科學(xué)的方法來判斷。

如果做出了明智的選擇并決定使用 UnitedSiC 的寬帶隙SiC FET，則需要權(quán)衡并聯(lián)器件的數(shù)量和額定值、開關(guān)頻率、工作模式、效率目標(biāo)、可接受的結(jié)溫溫升、導(dǎo)電和開關(guān)損耗分?jǐn)傄约俺杀镜雀鞣矫嬉蛩?。選擇范圍通常會因為一些外部因素而縮小：比如，在 3.6 kW 下，電動汽車充電器中使用的圖騰柱功率系數(shù)校正級通常會產(chǎn)生 400V 電壓，工作頻率約為 60 kHz，在連續(xù)導(dǎo)通模式下，電感紋波電流約為 20%。鑒于這些條件，“快速開關(guān)”支路中的 750V SiC FET 成為了一個非常不錯的選擇，該器件具有較低損耗，且導(dǎo)通電阻可低至 6 毫歐。在現(xiàn)實生活中，我們還需要考慮成本，所以是否可以用一些損耗來換取更低成本的部件呢？UnitedSiC 的在線FET-JET 計算器可幫您輕松地進(jìn)行評估，該計算器中提供各種功率轉(zhuǎn)換拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和工作條件選項，可為您計算各種器件的開關(guān)損耗、傳導(dǎo)損耗以及溫升。此外，您還可以在計算器中選擇并聯(lián)部件數(shù)量，并指定散熱器性能。

為了提供更廣泛的選擇，UnitedSiC 為其第 4 代 750V 器件提供了各種導(dǎo)通電阻性能點，總共 8 個點，阻值范圍為 6 毫歐 到 60 毫歐。在 FET-JET 計算器中選擇合適的相關(guān)器件，同時使用我們選定的條件，就可以得出下圖以及一些有趣的結(jié)果。

將 18 毫歐器件 (UJ4C075018K4S) 替換為 23 毫歐器件 (UJ4C075023K4S) 時，未出現(xiàn)任何效率下降，因為盡管傳導(dǎo)損耗增加了，但開關(guān)損耗降得更多。然而，與電阻更低的器件相比，較高電阻器件的成本降低了 20%?；蛟S 33 毫歐器件 (UJ4C075033K4S) 就是一個不錯的選擇，盡管其效率降低了 0.1%，功耗增加了 36W，但開關(guān)成本卻降低了 40% 以上。在散熱性能相同的情況下，結(jié)溫上升了大約 6℃，但仍只有大約 102℃。與最好的 SiC FET 相比，60 毫歐器件 (UJ4C075060K4S) 的成本不到一半，但卻有 22W 的額外功耗，且結(jié)溫為 122 ℃。為更好地平衡成本與器件類型和溫升之前的關(guān)系，可以考慮使用散熱性能更高的器件，但在電動汽車應(yīng)用中，其所需的空間和增加的重量卻有些不盡人意。

我們還可以考慮其他選項，如果我們將兩個 60 毫歐的器件并聯(lián)，那么總電阻可以減半，盡管會增加開關(guān)損耗，但總熱阻卻會減少，這樣一來結(jié)溫上升就會降低，與溫度相關(guān)的導(dǎo)通電阻增幅也會隨之減小。FET-JET 計算器可以成為您的好助手，可讓您使用不同的導(dǎo)通電阻和散熱器選項來查看多種器件的效果。甚至還可以幫您找到一個臨界點，此時，最低損耗和更高成本器件的組合可將所需的散熱性能降至無需液體冷卻的地步，好處遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過額外的開關(guān)成本。

SiC FET

https://unitedsic.com/group/sic-fets/

FET-JET 計算器

https://info.unitedsic.com/fet-jet

第 4 代 750V 器件

https://info.unitedsic.com/gen4

UJ4C075018K4S

https://unitedsic.com/products/sic-fets/uj4c075018k4s/

UJ4C075023K4S

https://unitedsic.com/products/sic-fets/uj4c075023k4s/

UJ4C075033K4S

https://unitedsic.com/products/sic-fets/uj4c075033k4s/

UJ4C075060K4S

https://unitedsic.com/products/sic-fets/uj4c075060k4s/