傾佳電子：DAB隔離變換器深度分析：優(yōu)勢、器件選型與碳化硅MOSFET的應(yīng)用

傾佳電子（Changer Tech）是一家專注于功率半導(dǎo)體和新能源汽車連接器的分銷商。他們主要服務(wù)于中國工業(yè)電源、電力電子設(shè)備和新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈。傾佳電子聚焦于新能源、交通電動(dòng)化和數(shù)字化轉(zhuǎn)型三大方向，并提供包括IGBT、SiC MOSFET、GaN等功率半導(dǎo)體器件以及新能源汽車連接器。?

第1部分：雙有源全橋（DAB）隔離變換器拓?fù)?/h2>

1.1 基本原理與核心結(jié)構(gòu)

雙有源全橋（DAB）變換器是一種高頻、隔離式、雙向DC-DC變換器，其核心優(yōu)勢使其成為眾多現(xiàn)代電力電子應(yīng)用的首選拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 。DAB變換器的基本架構(gòu)由兩組有源開關(guān)橋（通常為全橋或半橋配置）、一個(gè)高頻變壓器（HFT）以及一個(gè)串聯(lián)電感組成 。這兩組有源橋分別連接在高頻變壓器的初級和次級側(cè)，通過精確控制其開關(guān)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)能量在兩個(gè)直流端口之間的雙向傳輸。

DAB變換器的功率傳輸機(jī)制基于“移相控制”原理，即通過調(diào)節(jié)初級橋和次級橋產(chǎn)生的交流方波電壓之間的相對相移（?）來控制功率流動(dòng)的方向和大小 。當(dāng)初級橋的電壓波形相位超前于次級橋時(shí)，功率從初級側(cè)流向次級側(cè)。反之，當(dāng)次級橋的電壓波形超前時(shí)，功率則反向流動(dòng) 。這種固有的雙向功率流能力是DAB拓?fù)涞暮诵奶卣?，使其成為電?dòng)汽車（EV）充電樁、儲能系統(tǒng)、固態(tài)變壓器等需要能量在兩個(gè)方向上靈活傳輸?shù)膽?yīng)用的理想選擇 。

1.2 固有優(yōu)勢與戰(zhàn)略應(yīng)用

DAB變換器的廣泛應(yīng)用源于其一系列顯著優(yōu)勢：

高效率：DAB變換器能通過控制實(shí)現(xiàn)所有開關(guān)管的零電壓開關(guān)（ZVS）。ZVS的實(shí)現(xiàn)極大地降低了開關(guān)損耗，使得變換器的效率能夠達(dá)到98%甚至99% 。在高頻運(yùn)行時(shí)，這一特性尤為關(guān)鍵，因?yàn)樗试S變換器在保持高效率的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)更高的功率密度。

雙向功率流：如前所述，通過簡單的移相控制，DAB變換器能夠?qū)崿F(xiàn)能量的雙向傳輸，這使其成為電池充電/放電、車網(wǎng)互動(dòng)（V2G）、可再生能源并網(wǎng)等雙向應(yīng)用的基礎(chǔ) 。

電氣隔離：通過集成的高頻變壓器，DAB變換器在輸入和輸出端口之間提供了電氣隔離，這不僅是出于安全考慮，也是許多應(yīng)用（如電動(dòng)汽車充電）的功能性要求 。

高功率密度：DAB拓?fù)湓诟哳l（kHz至MHz）下運(yùn)行，這使得無源磁性元件（如變壓器和電感）的尺寸和重量得以大幅減小 。高頻運(yùn)行是實(shí)現(xiàn)緊湊、輕量化設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。

模塊化與可擴(kuò)展性：DAB變換器固有的對稱結(jié)構(gòu)使其易于并聯(lián)或堆疊，從而實(shí)現(xiàn)更高的功率吞吐量 。這種模塊化特性為設(shè)計(jì)人員提供了極大的靈活性，以適應(yīng)不同功率等級的需求。

由于這些優(yōu)勢，DAB變換器在多個(gè)關(guān)鍵市場領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位，例如：電動(dòng)汽車充電站、固態(tài)變壓器（SST）、可再生能源系統(tǒng)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)和航空航天電源系統(tǒng) 。

1.3 先進(jìn)控制與調(diào)制策略

DAB變換器的控制策略決定了其性能表現(xiàn)。最基礎(chǔ)的控制方法是單相移（SPS）控制，它通過調(diào)整兩個(gè)全橋之間的相移來控制功率流，同時(shí)每個(gè)橋內(nèi)部的對角開關(guān)以50%的占空比工作 。盡管SPS控制簡單易行，但在輕載條件下，它可能導(dǎo)致效率下降和峰值電流增加 。

為了克服SPS的局限性，研究人員提出了多種先進(jìn)的控制策略，如擴(kuò)展相移（EPS）、雙相移（DPS）和三相移（TPS）控制 。這些方法通過更復(fù)雜的內(nèi)部和外部相移控制，可以優(yōu)化開關(guān)器件的工作條件，尤其是在寬負(fù)載范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)零電壓開關(guān)（ZVS） 。

一個(gè)重要的觀點(diǎn)是，控制策略的選擇并非僅僅是一個(gè)軟件或算法層面的決策，它深刻地影響著硬件設(shè)計(jì)和系統(tǒng)性能。例如，如果選擇簡單的SPS控制，盡管易于實(shí)現(xiàn)，但在輕載時(shí)可能導(dǎo)致硬開關(guān)事件，從而增加開關(guān)損耗和MOSFET的熱應(yīng)力。相反，一個(gè)更復(fù)雜的三相移（TPS）控制雖然實(shí)現(xiàn)難度更高，但能夠確保在整個(gè)功率范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)ZVS，顯著改善開關(guān)管的工作條件，并提高變換器效率。從這個(gè)角度來看，控制算法是系統(tǒng)效率和可靠性的核心組成部分，它使硬件設(shè)計(jì)者能夠采用更小、成本更低的散熱器和元器件，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的優(yōu)化和小型化。

下表總結(jié)了DAB變換器主要調(diào)制策略的比較：

控制方法實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度ZVS工作范圍峰值電流應(yīng)力整體效率影響單相移 (SPS)最簡單在特定條件下受限可能較高較低（輕載時(shí)）擴(kuò)展相移 (EPS)中等擴(kuò)展優(yōu)化較高雙相移 (DPS)中等擴(kuò)展優(yōu)化較高三相移 (TPS)復(fù)雜全范圍（可優(yōu)化）優(yōu)化最佳

第2部分：DAB變換器無源與有源器件選型

2.1 高頻變壓器與電感設(shè)計(jì)

高頻變壓器（HFT）在DAB變換器中扮演著雙重角色：不僅提供電氣隔離，還通過匝數(shù)比實(shí)現(xiàn)電壓轉(zhuǎn)換 。高頻工作是減小變壓器體積和重量的關(guān)鍵 。在DAB設(shè)計(jì)中，一個(gè)重要的考量是直流偏置問題。由于內(nèi)部或外部相移的突然變化，變壓器初級繞組可能會出現(xiàn)磁通不平衡，導(dǎo)致核心飽和、損耗增加甚至ZVS失效 。為解決這一問題，設(shè)計(jì)人員可以采用被動(dòng)元件（如在繞組中串聯(lián)電容）或主動(dòng)控制（如調(diào)節(jié)相移和開關(guān)頻率）來平衡伏秒積分 。為了進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)，DAB變換器中的串聯(lián)電感通常被整合到高頻變壓器的漏感中，以減少元件數(shù)量和空間 。

2.2 功率開關(guān)管選型：硅與碳化硅

DAB變換器中的功率開關(guān)管是決定系統(tǒng)性能的核心器件。傳統(tǒng)的DAB設(shè)計(jì)主要使用硅（Si）基功率器件，如MOSFET或IGBT。然而，隨著寬禁帶（WBG）半導(dǎo)體材料的發(fā)展，碳化硅（SiC）MOSFET正逐漸成為高功率DAB應(yīng)用的首選 。第3部分將詳細(xì)比較SiC與Si器件的性能，并分析SiC帶來的系統(tǒng)級優(yōu)勢。

2.3 自舉電路的關(guān)鍵作用

在半橋DAB變換器中，自舉電路（Bootstrap Circuit）是為浮動(dòng)在高電位上的上橋臂柵極驅(qū)動(dòng)器提供獨(dú)立電源的關(guān)鍵 。其工作原理依賴于下橋臂開關(guān)管的導(dǎo)通。當(dāng)下管導(dǎo)通時(shí)，開關(guān)節(jié)點(diǎn)（HS）的電壓被拉低，自舉電容（

CBOOT?）通過自舉二極管（DBOOT?）被充電。當(dāng)上管導(dǎo)通時(shí)，開關(guān)節(jié)點(diǎn)電壓上升，自舉電容上的電壓作為上管柵極驅(qū)動(dòng)器的浮動(dòng)電源，驅(qū)動(dòng)其開啟 。這種方法具有電路簡單、成本低的優(yōu)點(diǎn) 。然而，它的主要限制在于供電依賴于下管的導(dǎo)通時(shí)間，這在占空比接近100%或輸入電壓緩慢下降時(shí)會導(dǎo)致自舉電容充電不足，甚至觸發(fā)欠壓鎖定（UVLO） 。

2.4 自舉元件的詳細(xì)選型分析

自舉電路的性能在很大程度上取決于其核心元件——電容、二極管和電阻的正確選擇。

自舉電容（CBOOT?）：其容值選擇至關(guān)重要。電容必須能夠儲存足夠的電荷，以在整個(gè)上管導(dǎo)通期間提供穩(wěn)定的驅(qū)動(dòng)電壓，通常要求電壓跌落不超過初始值的10% 。電容的最小值可以通過計(jì)算MOSFET的總柵極電荷（

QG?）來確定 。然而，電容值不能過小，否則可能因電荷不足而觸發(fā)驅(qū)動(dòng)器的UVLO保護(hù)，導(dǎo)致上管無法導(dǎo)通 。另一方面，電容值也不能過大，否則會導(dǎo)致自舉二極管在充電時(shí)產(chǎn)生過大的沖擊電流，并可能因充電時(shí)間過長而限制最大占空比 。

自舉二極管（DBOOT?）：該二極管的作用是在上管導(dǎo)通時(shí)將浮動(dòng)電源與主電源隔離 。選型時(shí)應(yīng)重點(diǎn)考慮其正向壓降（

VF?）和反向恢復(fù)時(shí)間（trr?）。肖特基二極管（SBD）因其極低的正向壓降和接近于零的反向恢復(fù)時(shí)間而成為自舉二極管的理想選擇 。這有助于提高效率并減少高頻開關(guān)時(shí)的損耗。對于高壓應(yīng)用，碳化硅（SiC）肖特基二極管因其優(yōu)越的耐壓和高溫特性而備受青睞 。

自舉電阻（RBOOT?）：自舉電阻通常串聯(lián)在自舉電容前，其作用是限制電容充電時(shí)的峰值電流，從而保護(hù)自舉二極管 。同時(shí)，它還能減緩上管的開通速度，從而抑制開關(guān)節(jié)點(diǎn)（SW）的振鈴和電磁干擾（EMI） 。然而，電阻值不能過大，否則會增加電容的充電時(shí)間常數(shù)，導(dǎo)致電容無法在每個(gè)周期內(nèi)充滿電，進(jìn)而限制最大占空比并增加開關(guān)損耗 。

自舉電路的器件選型是一個(gè)精細(xì)的權(quán)衡過程，并非簡單地選擇最優(yōu)的單個(gè)元件。例如，為了增加電容容量以提高電壓穩(wěn)定性，設(shè)計(jì)者可能需要同時(shí)增加電阻值來限制充電電流 。但這反過來會延長充電時(shí)間，可能限制系統(tǒng)的最大占空比并降低效率 。這種相互制約的關(guān)系揭示了一個(gè)重要的設(shè)計(jì)考量：自舉電路的元件選擇是一個(gè)微妙的“權(quán)衡三角”，優(yōu)化一個(gè)參數(shù)（如電壓穩(wěn)定性）往往會犧牲另一個(gè)參數(shù)（如效率或占空比范圍）。這種挑戰(zhàn)在追求更高性能的SiC設(shè)計(jì)中尤為突出。

下表總結(jié)了自舉電路元件選型的權(quán)衡：

元件主要功能容值/阻值過小的影響容值/阻值過大的影響自舉電容 (CBOOT?)提供浮動(dòng)電源能量

電壓跌落過大，觸發(fā)UVLO保護(hù)

充電沖擊電流過大，限制最大占空比

自舉二極管 (DBOOT?)隔離浮動(dòng)電源

反向恢復(fù)損耗高，增加開關(guān)損耗

功耗高，影響效率

自舉電阻 (RBOOT?)限制充電電流、抑制EMI

充電沖擊電流過大，損壞二極管

充電時(shí)間過長，增加開關(guān)損耗，限制最大占空比

2.5 常見自舉電路問題與解決方案

自舉電路在特定條件下會遇到性能問題。一個(gè)常見問題是**“緩慢下電”**，即當(dāng)輸入電壓緩慢下降并長時(shí)間接近輸出電壓時(shí)，下管的導(dǎo)通時(shí)間變得極短，導(dǎo)致自舉電容無法獲得足夠的充電能量，最終引發(fā)驅(qū)動(dòng)器UVLO保護(hù)，造成輸出電壓異常重啟 。解決方案可以從應(yīng)用層面入手，例如增加自舉電容容量、加快輸入端放電速度或使用外部能量維持電路 。

另一個(gè)在SiC和GaN器件中尤為突出的問題是**“自舉過充”**。由于死區(qū)時(shí)間內(nèi)開關(guān)節(jié)點(diǎn)（HS）的負(fù)電壓尖峰，自舉電容的電壓可能超出器件柵極的耐壓范圍，導(dǎo)致器件損壞 。為防止過充，可以采取多種方法：增大自舉電阻或使用更高正向壓降的二極管來限制充電電流；并聯(lián)齊納二極管來鉗位電容電壓；或者使用獨(dú)立的輔助電源來完全避免自舉電路 。

第3部分：碳化硅MOSFET在DAB變換器中的應(yīng)用

3.1 碳化硅固有的材料優(yōu)勢

碳化硅（SiC）作為一種寬禁帶半導(dǎo)體材料，其物理特性遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)硅（Si）。其核心優(yōu)勢包括：

高臨界電場：是硅的10倍以上，使得器件的耐壓能力更強(qiáng)，能承受更高的電壓 。

高熱導(dǎo)率：是硅的3倍以上，這意味著SiC器件能夠更有效地散熱，允許在更高的結(jié)溫下工作 。

高電子飽和漂移速度：是硅的2倍以上，這使得SiC器件能夠?qū)崿F(xiàn)更快的開關(guān)速度 。

這些材料特性直接轉(zhuǎn)化為DAB變換器設(shè)計(jì)中的實(shí)際優(yōu)勢：更高的電壓耐受、更低的熱量產(chǎn)生和更高的工作頻率 。

3.2 碳化硅與傳統(tǒng)硅器件的綜合性能比較

SiC MOSFET在DAB應(yīng)用中帶來了全面的性能提升，其優(yōu)勢體現(xiàn)在多個(gè)關(guān)鍵參數(shù)上：

導(dǎo)通損耗與溫度依賴性：SiC MOSFET的導(dǎo)通電阻（RDS(on)?）遠(yuǎn)低于Si器件，且對溫度變化不敏感 。在高溫下，Si器件的$R_{DS(on)}$會顯著增加，導(dǎo)致導(dǎo)通損耗急劇上升，而SiC器件的性能幾乎不受影響 。這使得SiC變換器在惡劣環(huán)境下仍能保持高效率。

開關(guān)損耗、柵極電荷與寄生電容：這是SiC最大的優(yōu)勢所在。SiC MOSFET具有極低的柵極總電荷（QG?）和輸入電容（CISS?），通常只有同類Si MOSFET的四分之一 。這意味著驅(qū)動(dòng)SiC器件所需的能量極低，從而實(shí)現(xiàn)了更快的開關(guān)速度和更低的驅(qū)動(dòng)損耗 。盡管有研究指出，在某些特定條件下，SiC的總體開關(guān)損耗可能高于Si MOSFET（由于其跨導(dǎo)較低），但其開關(guān)損耗對溫度不敏感 。更重要的是，SiC能夠?qū)崿F(xiàn)更高的開關(guān)頻率（如100 kHz），而這才是其在DAB應(yīng)用中價(jià)值所在 。

體二極管與反向恢復(fù)：SiC MOSFET的內(nèi)在體二極管和SiC肖特基二極管（SBD）的一個(gè)決定性優(yōu)勢是其接近零的反向恢復(fù)電荷（Qrr?）和反向恢復(fù)時(shí)間（trr?）。這在DAB拓?fù)渲杏葹殛P(guān)鍵，因?yàn)樗藗鹘y(tǒng)Si器件體二極管長拖尾電流所造成的嚴(yán)重?fù)p耗和電壓過沖 。這一特性使得DAB可以在高頻下實(shí)現(xiàn)更高效的軟開關(guān)。

通過對這些特性的深入分析，可以得出一個(gè)重要的結(jié)論：SiC MOSFET的真正價(jià)值并非僅僅在于其單個(gè)器件的損耗略低。一個(gè)更宏觀的視角表明，SiC器件能夠以極高的頻率（如100 kHz）穩(wěn)定運(yùn)行，這直接導(dǎo)致了DAB變換器中無源磁性元件（變壓器和電感）的體積和重量大幅減小 。由于無源元件在傳統(tǒng)變換器中往往占據(jù)大部分體積、重量和成本，使用SiC技術(shù)即使在特定頻率下開關(guān)損耗可能略高于Si器件，但最終能實(shí)現(xiàn)一個(gè)體積更小、重量更輕、整體效率更高的系統(tǒng)。這是一種從優(yōu)化單個(gè)元件到優(yōu)化整個(gè)系統(tǒng)的范式轉(zhuǎn)變。

下表對SiC MOSFET與傳統(tǒng)硅技術(shù)進(jìn)行了綜合比較：

特性SiC MOSFETSi MOSFETSi IGBT擊穿電場

極高 (>2.5MV/cm)

低 (~0.25MV/cm)

低 (~0.25MV/cm)

熱導(dǎo)率

極高 (3x Si)

低低導(dǎo)通電阻 (RDS(on)?)

低，溫度不敏感

相對較高，溫度敏感

飽和壓降 (VCE(sat)?)

柵極電荷 (QG?)

極低 (<25% Si)

高

極高

開關(guān)速度

極快

快

慢 (有電流拖尾)

反向恢復(fù)

近似為零

存在恢復(fù)電荷

存在恢復(fù)電荷

DAB應(yīng)用評估極佳：高頻、高效率、高功率密度較好：低頻應(yīng)用，成本低一般：高壓低頻應(yīng)用

3.3 系統(tǒng)級優(yōu)勢：提升功率密度與效率

DAB變換器結(jié)合SiC MOSFET所帶來的系統(tǒng)級優(yōu)勢是變革性的。

小型化：SiC器件能夠?qū)崿F(xiàn)更高的開關(guān)頻率，使得變壓器、電感和電容的體積大幅縮小，從而實(shí)現(xiàn)整體變換器的小型化和輕量化 。這對于電動(dòng)汽車充電樁等空間受限的應(yīng)用至關(guān)重要。

熱管理優(yōu)化：SiC材料優(yōu)越的熱導(dǎo)率和較低的導(dǎo)通損耗意味著更小的熱量產(chǎn)生，可以減小散熱器尺寸甚至采用無風(fēng)扇設(shè)計(jì)，進(jìn)一步提高功率密度和系統(tǒng)可靠性 。

總系統(tǒng)成本降低：盡管SiC器件本身的單位成本高于Si，但其在系統(tǒng)層面的優(yōu)勢可以抵消這一劣勢。通過減小磁性元件和散熱器的尺寸，總物料清單（BOM）成本可能得到降低，從而實(shí)現(xiàn)更具競爭力的整體系統(tǒng)方案 。

3.4 碳化硅MOSFET的先進(jìn)柵極驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)

SiC MOSFET的高性能也帶來了獨(dú)特的驅(qū)動(dòng)要求。它們并非簡單的“即插即用”替換元件，而是需要專門設(shè)計(jì)的柵極驅(qū)動(dòng)電路來充分發(fā)揮其潛力。

驅(qū)動(dòng)電壓要求：為了實(shí)現(xiàn)最低導(dǎo)通電阻（RDS(on)?）和最低導(dǎo)通損耗，SiC MOSFET通常需要較高的正向柵極-源極電壓（例如+15V至+20V） 。同時(shí)，為了避免在高

dV/dt下的米勒效應(yīng)導(dǎo)致的誤導(dǎo)通，通常還需要提供一個(gè)負(fù)的關(guān)斷電壓（例如-4V至-6V） 。

寄生參數(shù)與電壓尖峰：SiC器件極快的開關(guān)速度（高dV/dt和dI/dt）使得PCB布局中的寄生電感和電容成為影響性能的關(guān)鍵因素 。這些寄生參數(shù)可能導(dǎo)致嚴(yán)重的電壓過沖、振鈴和串?dāng)_，甚至損壞器件 。因此，在設(shè)計(jì)中必須特別注意減小驅(qū)動(dòng)回路和功率回路的寄生電感，并采用緊湊的布局 。

先進(jìn)驅(qū)動(dòng)方案：為了應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，許多先進(jìn)的柵極驅(qū)動(dòng)技術(shù)被開發(fā)出來。

有源柵極驅(qū)動(dòng)（AGD）：通過動(dòng)態(tài)控制柵極電阻和電流，AGD電路可以實(shí)時(shí)抑制開關(guān)瞬態(tài)中的過沖和振鈴，實(shí)現(xiàn)最佳的開關(guān)性能 。

米勒鉗位：在半橋拓?fù)渲?，高dV/dt可能通過米勒電容將能量耦合到下管的柵極，使其誤導(dǎo)通。米勒鉗位電路可以有效將柵極電壓鉗位在零以下，防止誤導(dǎo)通的發(fā)生 。

穩(wěn)健的柵極驅(qū)動(dòng)IC：專為SiC設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)IC必須具備高驅(qū)動(dòng)電流能力、低傳播延遲和高共模瞬態(tài)抗擾度（CMTI），以確保在高速開關(guān)環(huán)境下穩(wěn)定可靠地運(yùn)行。

這些要求表明，SiC MOSFET并非傳統(tǒng)器件的簡單替代品。其卓越的性能將設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)從優(yōu)化單個(gè)元件轉(zhuǎn)移到了優(yōu)化整個(gè)系統(tǒng)。設(shè)計(jì)人員必須將器件本身、柵極驅(qū)動(dòng)電路和物理布局視為一個(gè)不可分割的整體。只有采取這種系統(tǒng)級的綜合工程方法，才能完全釋放SiC的潛能并確保高可靠性。

下表總結(jié)了SiC MOSFET柵極驅(qū)動(dòng)器的關(guān)鍵要求：

參數(shù)典型值/范圍理論/優(yōu)勢驅(qū)動(dòng)電壓

(+15V to +20V) / (-4V to -6V)

正壓降低RDS(on)?，負(fù)壓確?？煽筷P(guān)斷

峰值電流

源極4A，灌入6A

確?？焖俪浞烹?，實(shí)現(xiàn)高速開關(guān)

傳播延遲

<10 ns

允許更高開關(guān)頻率，確保精確控制

CMTI

>100 kV/μs

抵抗高dV/dt引起的瞬態(tài)噪聲，防止誤動(dòng)作

保護(hù)功能

米勒鉗位、短路保護(hù)

防止誤導(dǎo)通和器件損壞

第4部分：結(jié)論與戰(zhàn)略性建議

4.1 關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)總結(jié)

DAB隔離變換器因其高效率、雙向功率流、電氣隔離和高功率密度等固有優(yōu)勢，成為現(xiàn)代高功率DC-DC變換領(lǐng)域的關(guān)鍵拓?fù)洹６鳶iC MOSFET的引入，則將DAB的性能推向了新的高度。通過利用SiC材料優(yōu)越的物理特性，如低導(dǎo)通電阻、低柵極電荷和幾乎零反向恢復(fù)損耗，DAB變換器得以在更高的開關(guān)頻率下運(yùn)行，從而實(shí)現(xiàn)更緊湊、更輕量化和更高效率的系統(tǒng)。

4.2 高性能DAB設(shè)計(jì)的戰(zhàn)略性建議

為了充分利用SiC技術(shù)在DAB變換器中的潛力，設(shè)計(jì)人員必須超越簡單的器件替換，采取一種全面的系統(tǒng)級設(shè)計(jì)方法：

控制策略與硬件的協(xié)同設(shè)計(jì)：根據(jù)應(yīng)用需求，選擇合適的控制策略（如EPS或TPS），以確保在寬負(fù)載范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)ZVS。這不僅能提高效率，還能減輕對散熱器和功率器件的要求。

細(xì)致入微的元件選型：在自舉電路中，應(yīng)仔細(xì)權(quán)衡電容、二極管和電阻的選型，以確保在提供穩(wěn)定浮動(dòng)電源的同時(shí)，不引入過大的沖擊電流或限制占空比。優(yōu)先選擇低VF?、低$t_{rr}$的肖特基二極管。

先進(jìn)的柵極驅(qū)動(dòng)與布局：SiC器件的高速開關(guān)特性要求使用具備高電流、高CMTI和低傳播延遲的專用柵極驅(qū)動(dòng)器。同時(shí)，PCB布局必須極致優(yōu)化，以最小化寄生電感和電容，并可考慮引入有源柵極驅(qū)動(dòng)或米勒鉗位等技術(shù)，以確保在高速開關(guān)時(shí)的穩(wěn)定性和可靠性。

4.3 未來展望

隨著電動(dòng)汽車、可再生能源和智能電網(wǎng)的持續(xù)發(fā)展，對高性能電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的需求將日益增長。SiC技術(shù)與DAB拓?fù)涞慕Y(jié)合，將繼續(xù)在實(shí)現(xiàn)高功率密度、高效率和高可靠性的電源解決方案中發(fā)揮核心作用。未來的發(fā)展將集中于進(jìn)一步降低SiC器件成本、優(yōu)化集成封裝技術(shù)以及開發(fā)更智能化的控制算法，以在各種極端應(yīng)用場景下實(shí)現(xiàn)最佳性能。

深圳市傾佳電子有限公司（簡稱“傾佳電子”）是聚焦新能源與電力電子變革的核心推動(dòng)者：

傾佳電子成立于2018年，總部位于深圳福田區(qū)，定位于功率半導(dǎo)體與新能源汽車連接器的專業(yè)分銷商，業(yè)務(wù)聚焦三大方向：

新能源：覆蓋光伏、儲能、充電基礎(chǔ)設(shè)施；

交通電動(dòng)化：服務(wù)新能源汽車三電系統(tǒng)（電控、電池、電機(jī)）及高壓平臺升級；

數(shù)字化轉(zhuǎn)型：支持AI算力電源、數(shù)據(jù)中心等新型電力電子應(yīng)用。

公司以“推動(dòng)國產(chǎn)SiC替代進(jìn)口、加速能源低碳轉(zhuǎn)型”為使命，響應(yīng)國家“雙碳”政策（碳達(dá)峰、碳中和），致力于降低電力電子系統(tǒng)能耗。

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