國產SiC單管替代進口IGBT單管在125kW儲能變流器逆變損耗計算對比以及國產SiC單管替代進口IGBT單管趨勢分析：

一、關鍵參數提取與對比

以下為BASiC基本股份(BASiC Semiconductor) 國產SiC MOSFET（B3M013C120Z）與進口英飛凌IGBT（IKQ140N120CH7）在125kW儲能變流器中的關鍵參數對比（基于數據手冊典型值）：

參數SiC MOSFET IGBT

導通電阻/飽和電壓

RDS(on)?=13.5mΩ（25°C）
RDS(on)?=24mΩ（175°C）

VCESat?=1.7V（25°C）
VCESat?=2.15V（175°C）

開關能量（單次）Eon?=520μJ, off?=1110μJ（800V, 60A）

Eon?=8.84mJ, Eoff?=3.38mJ（600V, 140A）

反向恢復電荷Qrr?=350nC（25°C）Qrr?=3.82μC（25°C）

熱阻（結-殼）Rth(j?c)?=0.20K/W Rth(j?c)?=0.16K/W（IGBT）

二、125kW儲能變流器逆變損耗仿真

假設條件：

直流母線電壓 VDC?=800V，輸出功率 P=125kW，開關頻率 fsw?=50kHz。

系統(tǒng)效率需求 >98%，環(huán)境溫度 Tj?=175°C。

1. 導通損耗計算

SiC MOSFET：

Pcond,SiC?=Irms2??RDS(on)?=(156.25)2?0.024=585W

IGBT：

Pcond,IGBT?=Iavg??VCESat?=156.25?2.15=336W

2. 開關損耗計算

SiC MOSFET：

Psw,SiC?=(Eon?+Eoff?)?fsw?=(520+1110)?10?6?50000=81.5W

IGBT：

Psw,IGBT?=(Eon?+Eoff?)?fsw?=(8.84+3.38)?10?3?50000=611W

3. 反向恢復損耗計算

SiC MOSFET：反向恢復損耗可忽略（SiC無體二極管拖尾效應）。

IGBT：

Prr?=Qrr??VDC??fsw?=3.82?10?6?800?50000=153W

4. 總損耗對比

損耗類型SiC MOSFET IGBT

導通損耗585 W 336 W

開關損耗81.5 W 611 W

反向恢復損耗0 W 153 W

總損耗666.5 W 1,100 W

系統(tǒng)效率99.47% 99.12%

三、國產SiC替代進口IGBT的必然趨勢

1. 性能優(yōu)勢

高頻能力：
BASiC基本股份(BASiC Semiconductor) SiC MOSFET的開關速度（<100ns）遠快于IGBT（>500ns），支持50kHz以上高頻運行，顯著減小磁性元件（電感、變壓器）體積，提升功率密度。

效率提升：
BASiC基本股份(BASiC Semiconductor) SiC在50kHz下的總損耗比IGBT低40%，效率提升0.35%，對于MW級儲能系統(tǒng)，年發(fā)電量增益可達數萬度。

高溫穩(wěn)定性：
BASiC基本股份(BASiC Semiconductor) SiC的 RDS(on)? 隨溫度變化平緩（25°C→175°C僅增加78%），而IGBT的 VCESat? 上升26%，高溫下效率衰減更小。

2. 成本與供應鏈

國產化降本：
國內SiC襯底產能（如天岳先進、天科合達）快速擴張，2025年國產SiC器件成本（如BASiC基本股份）已經與進口IGBT的價格持平，但是采用國產SiC的電源系統(tǒng)級成本（散熱、濾波）節(jié)省20%以上。

BASiC基本股份針對多種應用場景研發(fā)推出門極驅動芯片，可適應不同的功率器件和終端應用。BASiC基本股份的門極驅動芯片包括隔離驅動芯片和低邊驅動芯片，絕緣最大浪涌耐壓可達8000V，驅動峰值電流高達正負15A，可支持耐壓1700V以內功率器件的門極驅動需求。

BASiC基本股份低邊驅動芯片可以廣泛應用于PFC、DCDC、同步整流，反激等領域的低邊功率器件的驅動或在變壓器隔離驅動中用于驅動變壓器，適配系統(tǒng)功率從百瓦級到幾十千瓦不等。

BASiC基本股份推出正激 DCDC 開關電源芯片BTP1521xx，該芯片集成上電軟啟動功能、過溫保護功能，輸出功率可達6W。芯片工作頻率通過OSC 腳設定，最高工作頻率可達1.5MHz，非常適合給隔離驅動芯片副邊電源提供正負壓供電。

對于碳化硅MOSFET單管及模塊+18V/-4V驅動電壓的需求，BASiC基本股份提供自研電源IC BTP1521P系列和配套的變壓器以及驅動IC BTL27524或者隔離驅動BTD5350MCWR(支持米勒鉗位)。

供應鏈安全：
IGBT核心技術長期被英飛凌、富士等外企壟斷，國產SiC（如BASiC基本股份）突破“卡脖子”環(huán)節(jié)，保障新能源產業(yè)供應鏈安全。

BASiC基本股份自2017年開始布局車規(guī)級SiC碳化硅器件研發(fā)和制造，逐步建立起規(guī)范嚴謹的質量管理體系，將質量管理貫穿至設計、開發(fā)到客戶服務的各業(yè)務過程中，保障產品與服務質量。比如BASiC基本股份分別在深圳、無錫投產車規(guī)級SiC碳化硅芯片產線（深圳基本半導體）和汽車級SiC碳化硅功率模塊（無錫基本半導體）專用產線；比如BASiC基本股份自主研發(fā)的汽車級SiC碳化硅功率模塊已收獲了近20家整車廠和Tier1電控客戶的30多個車型定點，BASiC基本股份是國內第一批SiC碳化硅模塊量產上車的頭部企業(yè)。

3. 政策與市場需求

雙碳目標驅動：
SiC被列為重點突破領域，光伏、儲能、電動汽車等場景需求爆發(fā)。

高頻化趨勢：
儲能變流器向高頻化、模塊化發(fā)展，SiC的高頻低損特性成為剛性需求，IGBT已接近材料物理極限。

4. 技術成熟度

國產SiC進展：
基本半導體B3M013C120Z參數對標英飛凌CoolSiC?，全面替代進口IGBT單管或者模塊，已通過車規(guī)級認證，并在國內電力電子頭部企業(yè)批量應用。

可靠性驗證：
國產SiC模塊（如BASiC基本股份）的MTTF（平均無故障時間）>100萬小時，與進口產品持平，滿足工業(yè)級可靠性要求。

四、結論

在125kW儲能變流器中，國產SiC MOSFET（如BASiC基本股份）在50kHz高頻場景下的總損耗比進口IGBT低40%，系統(tǒng)效率提升0.35%，且具備更優(yōu)的高溫穩(wěn)定性和體積優(yōu)勢。隨著國產SiC產業(yè)鏈（如BASiC基本股份）的成熟與成本下降，其替代進口IGBT的進程將加速。未來3-5年，SiC將成為中高壓儲能變流器的主流選擇，推動新能源電力電子設備向高效、緊湊、智能化方向發(fā)展。

審核編輯 黃宇