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國產(chǎn)碳化硅MOSFET通過技術(shù)優(yōu)勢推動GB20943-2025能效新標準的實現(xiàn)

楊茜 ? 來源:jf_33411244 ? 作者:jf_33411244 ? 2025-03-03 17:46 ? 次閱讀
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GB20943-2025標準的核心更新內(nèi)容,基于GB20943-2025能效標準的國產(chǎn)SiC MOSFET技術(shù)優(yōu)勢分析以及產(chǎn)生的功率半導體行業(yè)變革:

GB20943-2025能效標準預計將聚焦于提升能源轉(zhuǎn)換效率、降低功率損耗、優(yōu)化熱管理、增強系統(tǒng)可靠性及環(huán)保要求。國產(chǎn)SiC碳化硅MOSFET(以B3M040065H、B3M040065L、B3M040065Z為例)通過以下優(yōu)勢推動新標準的實現(xiàn):

功率范圍擴展
新版標準將適用功率從250W提升至千瓦級,覆蓋電源適配器、PC電源、服務器電源等內(nèi)外部電源,并新增半導體制冷器具和可移動式車載制冷設備。

能效要求升級

轉(zhuǎn)換效率提升:采用綜合耗電量評價方法,提高能效等級指數(shù)值(如1級能效要求更嚴格)。

待機功耗限制:空載待機功耗要求接近國際先進水平(如90W適配器需小于0.15W)。

動態(tài)調(diào)節(jié)能力:納入快充技術(shù)標準,支持多電壓輸出場景。

技術(shù)評價科學化

新增產(chǎn)品分類(如按間室類型分為10類),優(yōu)化容積和耗電量的試驗方法。

引入全生命周期評價(LCA)和碳足跡(CFP)管理,強化低碳導向。

國際標準接軌
能效要求與歐盟CoC V5、美國DoE VI同步,實現(xiàn)國際互認,降低貿(mào)易壁壘。

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國產(chǎn)SiC MOSFET的推動作用分析

1. 國產(chǎn)SiC MOSFET替代傳統(tǒng)超結(jié)MOSFET:效率與可靠性的雙重提升

導通損耗優(yōu)化
國產(chǎn)SiC MOSFET(如B3M040065H)的導通電阻(R_DS(on))低至40mΩ@18V,顯著低于超結(jié)MOSFET(通常>100mΩ)。以20A電流為例,SiC器件的導通損耗僅16W,而超結(jié)MOSFET可達40W以上,效率提升30%以上。

高頻特性優(yōu)勢
SiC器件開關速度更快(如B3M040065Z的t_r=20ns),支持高頻開關(>100kHz),減少磁性元件體積,提升功率密度,符合標準對緊湊設計的要求。

高溫穩(wěn)定性
SiC MOSFET工作溫度范圍達-55°C至175°C(如B3M040065L),優(yōu)于超結(jié)MOSFET的-40°C至150°C,降低散熱需求,適應工業(yè)高溫環(huán)境。

2. 國產(chǎn)SiC MOSFET替代高壓GaN器件:可靠性短板彌補

高壓場景適應性
SiC MOSFET擊穿電壓650V(如B3M040065Z),且在高溫下漏電流(I_DSS ≤200μA@175°C)控制優(yōu)異,避免GaN器件在高壓下易出現(xiàn)的動態(tài)電阻退化問題。

抗雪崩能力
SiC器件的雪崩耐量(如E_oss=12μJ)優(yōu)于GaN,確保電源在異常電壓沖擊下的可靠性。

熱管理簡化
SiC器件的熱阻低至0.6K/W(如B3M040065H),結(jié)合TO-247和TOLL封裝的高散熱能力,減少對復雜冷卻系統(tǒng)的依賴。

3. 國產(chǎn)SiC MOSFET滿足GB20943-2025的具體表現(xiàn)

能效提升
SiC器件的高效特性(如B3M040065L的E_on=115μJ、E_off=27μJ)可降低總損耗,系統(tǒng)效率提升3%-5%,滿足標準對高轉(zhuǎn)換效率(>95%)的要求。

環(huán)保與可持續(xù)性
SiC器件符合RoHS標準(無鹵素),長壽命設計減少電子廢棄物,契合“雙碳”目標。

功率密度優(yōu)化
TOLL封裝(B3M040065L)和TO-247-4(B3M040065Z)支持緊湊布局,結(jié)合高頻特性,系統(tǒng)體積縮減30%以上。

型號對比與選型建議

型號封裝核心優(yōu)勢適用場景

B3M040065HTO-247-3高電流(67A)、低熱阻(0.6K/W)工業(yè)電源、大功率逆變器

B3M040065LTOLL緊湊設計、Kelvin源極優(yōu)化驅(qū)動車載充電器、高密度DC/DC模塊

B3M040065ZTO-247-4四引腳設計降低寄生電感、高頻性能太陽能逆變器、高頻開關電源

結(jié)論

國產(chǎn)SiC MOSFET通過高效率、高可靠性、高溫穩(wěn)定性,直接響應GB20943-2025對能效、散熱、環(huán)保的核心要求。替代傳統(tǒng)超結(jié)MOSFET可顯著降低系統(tǒng)損耗,而相較于高壓GaN器件,其高壓與高溫場景下的可靠性更具競爭力。未來需進一步優(yōu)化驅(qū)動電路設計(如利用Kelvin源極引腳)與成本控制,以加速市場滲透。

BASiC基本股份針對SiC碳化硅MOSFET多種應用場景研發(fā)推出門極驅(qū)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(qū)動芯片包括隔離驅(qū)動芯片和低邊驅(qū)動芯片,絕緣最大浪涌耐壓可達8000V,驅(qū)動峰值電流高達正負15A,可支持耐壓1700V以內(nèi)功率器件的門極驅(qū)動需求。

BASiC基本股份低邊驅(qū)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(qū)動或在變壓器隔離驅(qū)動中用于驅(qū)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(qū)動芯片副邊電源供電。

對SiC碳化硅MOSFET單管及模塊+18V/-4V驅(qū)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(qū)動IC BTL27524或者隔離驅(qū)動BTD5350MCWR(支持米勒鉗位)。

審核編輯 黃宇

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