SiC MOSFET模块的损耗计算

为了安全使用SiC模块，需要计算工作条件下的功率损耗和结温，并在额定值范围内使用。MOSFET损耗计算与IGBT既有相似之处，也有不同。相对IGBT，MOSFET可以反向导通，即工作在同步整流模式。本文简要介绍其损耗计算方法。

1MOSFET正向导通

图1为单个导通脉冲（电感负载）的电压电流波形及产生的损耗示意图。电流和电压的积分值就是产生的损耗，分为通态损耗和开关损耗。图1中，E(sat)为通态损耗，Eon和Eoff为开关损耗。

图1：单个导通脉冲（电感负载）损耗示意图

2MOSFET反向导通

如第17讲《SiC MOSFET的静态特性》所描述，反向导通（源漏方向）时，导通方式会根据栅极电压变化。如果栅极施加负压时，电流流过体二极管，如下图2。但是当栅极施加正压（超过阈值电压）时，电流流过MOSFET，如下图3。

图2：栅极负偏

图3：栅极正偏

如果MOSFET反向导通时栅极施加负压，电流流过体二极管（此处不考虑内部带SiC SBD的SiC模块），其损耗计算方式与IGBT一样，不再赘述，本章节重点介绍同步整流模式（MOSFET反向导通时栅极施加正压）下的损耗计算。

3直流斩波电路损耗计算

以工作在CCM模式的Buck电路（图4）为例来介绍SiC MOSFET损耗计算方法。Vin/Iin为输入电压电流，Vo/Io为输出电压电流。T1为控制管；T2为续流管，工作在同步整流模式。

图4：Buck电路

3.1 T1损耗计算

T1作为控制管，其占空比如下式：

T1导通损耗可由下式计算，其中RDS(on)为T1管的通态电阻。

T1开关损耗可由下式计算，其中VDD为SiC MOSFET datasheet中开关损耗测试电压，Eon(@Io)、Eoff(@Io)为datasheet中电流值Io对应的开关损耗，以上参数均可在datasheet中查找（除部分产品外，如有需要，可联系我司）。fsw为开关频率。

3.2 T2损耗计算

T2作为续流管，其占空比为1-D。

T2导通损耗可由下式计算：

T2零电压开关，所以没有开关损耗。但是在T1开通瞬间，T2体二极管会产生反向恢复损耗，可由下式计算。其中Err(@Io)为datasheet中电流值Io对应的开关损耗，也可在datasheet中查找（除部分产品外，如有需要，可联系我司）。

4SPWM调制桥式电路损耗计算

以SPWM调制的三相桥式电路（图5）为例来介绍SiC MOSFET损耗计算方法。VCC为直流电压，Io为输出电流有效值。MOSFET工作在同步整流模式。

图5：三相桥式电路

输出电流为：

导通损耗可由下式计算：

开关损耗可由下式计算，同样的，VDD为SiC MOSFET datasheet中开关损耗测试电压，Eon(@IP)、Eoff(@IP)为datasheet中电流值IP对应的开关损耗，可在datasheet中查找（除部分产品外，如有需要，可联系我司）。fsw为开关频率。

SiC MOSFET体二极管在对管开通时会产生反向恢复损耗，可由下式计算。其中Err(@IP)为datasheet中电流值IP对应的开关损耗，也可在datasheet中查找（除部分产品外，如有需要，可联系我司）。

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<关于三菱电机>

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