SiC器件具有低開關(guān)損耗，可以使用更小的散熱器，同時可以在更高開關(guān)頻率下運行，減小磁性元件體積。采用SiC器件的工業(yè)電源，可以實現(xiàn)高效率和高功率密度。三菱電機(jī)開發(fā)了一系列適合工業(yè)電源應(yīng)用的SiC MOSFET模塊，本章節(jié)帶你詳細(xì)了解。

1 產(chǎn)品介紹

三菱電機(jī)于2013年開始量產(chǎn)第一代SiC模塊。為了進(jìn)一步提高工業(yè)電源設(shè)備的效率，實現(xiàn)小型化和減輕重量，我們開發(fā)了第二代工業(yè)用SiC模塊并已批量生產(chǎn)。第二代工業(yè)用SiC模塊如下表1所示，包含額定電壓1200V和1700V，電流等級從300A到1200A。

表1：第二代SiC MOSFET模型

2產(chǎn)品性能

2.1 低損耗

以表1的1200V/400A SiC模塊FMF400DY-24B為例，在相同的工況下（VCC=600V. Io=200Arms, PF=0.8, Modulation=1, SPWM調(diào)制），與Si IGBT器件（1200V/450A, CM450DY-24T）相比，損耗可以降低大概70%(如圖1), 從而散熱系統(tǒng)的體積可以減小。如果設(shè)定在相同的運行結(jié)溫（圖1中紅點），那么SiC模塊FMF400DY-24B的開關(guān)頻率可以提升至原來的6倍，也即90kHz，這樣變流器輸出波形會變得更加平滑。

圖1：Si IGBT模塊與SiC MOSFET模塊對比

2.2 低內(nèi)部雜散電感

為了降低SiC模塊的內(nèi)部雜散電感，表1所示的1200V/600A SiC模塊FMF600DXE-24BN和1700V/600A SiC模塊FMF600DXE-34BN采用主端子疊層設(shè)計，使PN之間的雜散電感從傳統(tǒng)封裝的17nH降低為9nH（如下圖2），帶來更快的開關(guān)速度及更低的浪涌電壓。

圖2：NX封裝SiC MOSFET模塊

3產(chǎn)品應(yīng)用

鐵路列車輔助變流器（APS，Auxiliary Power Supply）正朝著小型化、輕量化的趨勢發(fā)展，用高頻變壓器替代傳統(tǒng)的工頻變壓器，可以減小APS的體積、重量及THD，并提高效率。高頻APS的典型拓?fù)淙缦聢D3所示。前級的三電平DC/DC變換、中間環(huán)節(jié)的隔離DC/DC變換及輸出逆變的DC/AC所使用的開關(guān)器件均可以采用SiC器件。

圖3：一種高頻APS拓?fù)?/p>

隨著數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)規(guī)模的逐漸增長，其供電電源高能耗的問題也日益凸顯。SST（Solid-state transformers，固態(tài)變壓器）采用模塊化設(shè)計，具有控制靈活、無功補償、效率高、新能源可接入等優(yōu)點，是數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)的重要發(fā)展方向。其典型拓?fù)淙缦聢D4所示。如果開關(guān)器件采用SiC器件，同樣可以提升變換效率。同時SiC器件的高頻運行特性可以減小變壓器體積，提高系統(tǒng)功率密度。

圖4：一種SST拓?fù)?/p>

正文完

<關(guān)于三菱電機(jī)>

三菱電機(jī)創(chuàng)立于1921年，是全球知名的綜合性企業(yè)。截止2025年3月31日的財年，集團(tuán)營收55217億日元（約合美元368億）。作為一家技術(shù)主導(dǎo)型企業(yè)，三菱電機(jī)擁有多項專利技術(shù)，并憑借強(qiáng)大的技術(shù)實力和良好的企業(yè)信譽在全球的電力設(shè)備、通信設(shè)備、工業(yè)自動化、電子元器件、家電等市場占據(jù)重要地位。尤其在電子元器件市場，三菱電機(jī)從事開發(fā)和生產(chǎn)半導(dǎo)體已有69年。其半導(dǎo)體產(chǎn)品更是在變頻家電、軌道牽引、工業(yè)與新能源、電動汽車、模擬/數(shù)字通訊以及有線/無線通訊等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。