仿真器可以提供許多信息，但無法告知哪些功率晶體管可以優(yōu)化您的設計，也無法確定晶體管在特定應力水平下是否會損壞。這就是在線 FET-Jet 計算器的優(yōu)勢所在。閱讀本博客，了解該軟件如何簡化器件選擇以及如何準確預測系統性能。

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 是一家領先的碳化硅 (SiC) 功率半導體制造商，它的加入促使 Qorvo 將業(yè)務擴展到電動汽車 (EV)、工業(yè)電源、電路保護、可再生能源和數據中心電源等快速增長的市場。

電源設計工具在不斷改進，同時仿真生成的波形越來越準確，在調整、效率和損耗方面的性能也越來越出色。不過有一個小問題：仿真器只能根據您的指示工作，雖然相關軟件比較聰明，但仍無法為您選擇功率晶體管，當然也無法告知您選擇的晶體管是否最合適，或者該晶體管在正常電路應力下是否會損壞。

設計人員應非常了解需使用的開關技術，所以他們不會將 IGBT 用于 MHz 開關或將硅 MOSFET 用于高功率牽引應用，他們或許會做出明智的選擇，考慮將 UnitedSiC SiC FET 作為起點，以利用其近乎理想的開關性能和較低的傳導損耗。SiC FET 適用范圍比較廣泛，具有不同的電壓額定值、導通電阻和封裝類型，而且可以選擇將部件并聯。我們可以找到性價比最優(yōu)的 SiC FET，但到目前為止，這還需要通過仿真進行冗長的迭代或使用不同部件進行臺架測試。如今，UnitedSiC 的在線 FET-Jet 計算器改變了這一切。

該計算器可以幫您選擇初始部件。該工具無需注冊即可免費使用，設計人員可在其中選擇應用、拓撲結構、電氣設計參數和環(huán)境溫度，并在選定的額定散熱值下，快速嘗試使用 UnitedSiC SiC FET 系列中的器件和二極管。隨后即刻計算出關鍵性能結果（包括整體效率）、組件損耗（分為動態(tài)損耗和傳導損耗）、結溫以及電流應力水平。如果產生的電壓高于所選部件的額定電壓，則會發(fā)出警告。

進一步探究可發(fā)現，可以選擇的應用包括 AC-DC 前端應用以及隔離或非隔離型 DC/DC 轉換器。每個應用中都可以選擇目前流行的拓撲結構。例如：在 AC-DC 應用中，可選擇傳統升壓型 PFC、圖騰柱型 PFC、Vienna 整流器或兩電平電壓源逆變器。在非隔離型 DC-DC 應用中，除了三級升壓拓撲結構，還可選擇包含或不包含同步整流功能的降壓式或升壓式拓撲結構。在隔離型 DC-DC 應用中，可選擇較常用的 LLC 轉換器，還可以選擇半橋、全橋，以及能夠控制相移的相移全橋或雙有源橋等版本。如有必要，還可支持連續(xù)導通 (CCM) 和臨界導通 (BCM) 等多種導通模式。

通過下拉菜單，可選擇 UnitedSiC 系列的 SiC FET 和二極管，下拉菜單會定期更新，增加最新發(fā)布的器件。單擊某個器件即可跳轉至其產品頁面，產品頁面中提供器件數據手冊和 SPICE 模型的鏈接，非常實用便捷。顯示的器件清單還可以按照額定電壓、封裝類型和系列進行排序，并且還有一個滑塊，用于將選擇范圍限定在某個額定電流范圍內。

以下示例將更好地為您展示該計算器的強大功能。如果我們在隔離型 DC-DC 部分中選擇一個相移全橋拓撲結構，我們會看到屏幕中出現以下內容。

圖 1：UnitedSiC FET-Jet 計算器的屏幕截圖示例

這里，我們選擇 800V 輸入電源，提供 400V/12kW 輸出。開關頻率設置為 80kHz，并且輸入了 PSFB 拓撲結構的相應參數，如期望的峰峰值電感波紋電流、最大初級相移、最大工作周期損耗、變壓器初級線圈電容和匝比?？芍付ㄗ罡呱釡囟?，還可以指定從開關通過隔離墊到散熱器的熱阻。請注意，器件導通電阻和結至外殼的電阻可設置為 “典型值” 或 “最大值”，以便對最壞情況進行分析。

選擇 UF3C120080K4S 器件后，計算器會立即計算出正向和反向開關電流的平均值和均方根值，以及完全擊穿時的傳導損耗和開關損耗，同時得到 99.25% 的半導體整體效率。現在，您可以嘗試選擇其他器件或運行條件并查看結果。例如：使用相同 SiC FET 時，將開關頻率提高到 200kHz 會使損耗增加 19%，但進一步計算可能會顯示由此帶來的好處，即磁性組件顯著縮小，這或許就是半導體損耗較高的原因。嘗試將功率翻倍至 24kW 時，會出現紅色警告，表明器件結溫超過最大額定值。

我們還可以進行一個有趣的實驗，即將每個位置的并聯 FET 數量設置為 1 個以上。然后，返回至默認設置，可發(fā)現使用兩個并聯 FET（而不是一個），可將整體損耗減少近一半，結溫降低近 20℃。這是因為電流由兩個器件分流，而功率與電流的平方成正比，所以與使用單個器件相比，使用兩個器件時每個器件的損耗只有四分之一，兩個器件的總損耗只有一半。而且因為傳導損耗僅為使用單個器件的四分之一，所以每個 FET 的運行溫度更低，所以其導通電阻和損耗也更低。這與兩個 FET 并聯導致的開關損耗略微升高相抵消。

在電源設計中，一開始的半導體開關選擇可能是件苦差事。UnitedSiC 的新型 FET-Jet 計算機可幫助您輕松并準確地預測系統性能。對于希望快速可靠地預測 UnitedSiC FET 在各種應用中性能的設計人員來說，這款多功能型 FET-Jet 計算器具有非常大的吸引力，不僅有趣，而且還是免費的！

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https://info.unitedsic.com/fet-jet 試用計算器。