基于SIC的逆变器设计



英飞凌650V混合SiC IGBT单管助力户用光伏逆变器提频增效

英飞凌650V混合SiC IGBT单管助力户用光伏逆变器提频增效

英飞凌推出的650V混合SiC IGBT单管，在户用光伏逆变器领域实现了显著的提频增效效果。这一创新产品将IGBT与SiC二极管集成在同一TO-247封装内，兼顾了IGBT的高性价比与SiC二极管的高速、低反向恢复电流特性，为户用光伏逆变器带来了革命性的性能提升。

一、产品特点

650V混合SiC IGBT单管具有以下主要特点：

高性能集成：将IGBT与SiC二极管集成在同一封装内，实现了高性能与高性价比的完美结合。多种规格可选：提供40A、50A和75A三种规格，满足户用光伏逆变器的不同需求。优化芯片特性：采用英飞凌性能优异的650V H5/S5 IGBT晶圆以及第六代SiC二极管，具有低关断损耗和高效率。

二、技术优势

降低开通损耗：SiC二极管极小Qrr特性，有效降低对管IGBT的开通损耗，同时自身反向恢复损耗也明显降低。温度稳定性好：IGBT开通损耗随温度的影响很小，保证了在不同温度条件下的稳定性能。降低EMI：优化的设计和材料选择，有助于降低电磁干扰（EMI），提高系统的可靠性。

三、系统性能分析

以户用单相光伏逆变器为例，采用HERIC拓扑结构，通过仿真分析验证了650V混合SiC IGBT单管在系统效率上的优势。

仿真条件：Vdc=360V，V0=230V，fs=20kHz，Io=35A，PF=1，Th=100℃。对比分析：将工频交流开关分别用H5和混合RH5、SS5方案进行对比分析。结果显示，RH5相比EH5方案在相同开关频率下可以提升系统效率0.24%，总损耗降低19.6W左右；SS5可以提升系统效率0.34%，总损耗降低27.2W左右。开关频率提升：采用650V混合SiC器件后，即使提升开关频率到40kHz，逆变器效率仍然高于传统EH5方案，且总损耗降低。

四、应用效果

650V混合SiC IGBT单管在户用光伏逆变器中的应用效果显著：

提升系统效率：通过降低开通损耗和反向恢复损耗，显著提升系统效率。增加开关频率：在保证效率的同时，可以有效提升开关频率，降低并网电感的尺寸和大小，减少电流谐波对电网的污染。降低散热设计要求：由于系统损耗减少，可以降低散热设计要求和成本。

五、结论

英飞凌650V混合SiC IGBT单管为户用光伏逆变器提供了高效、可靠的解决方案。其高性能集成、多种规格可选以及显著的技术优势，使得户用光伏逆变器能够实现提频增效，同时降低散热设计要求和成本。这一创新产品将推动户用光伏逆变器技术的进一步发展，为绿色能源的应用做出更大贡献。

深度解析特斯拉Model 3 逆变器的构造

特斯拉Model 3的逆变器构造解析

特斯拉Model 3的逆变器在电动汽车动力系统中扮演关键角色，其核心任务是将电池的直流电（DC）转换为交流电（AC）以驱动电动机。Model 3的逆变器以创新设计和高性能闻名，其构造由以下几个关键元素组成：

特斯拉是首个将全碳化硅（SiC）功率模块集成在Model 3中的高端车厂，与ST Microelectronics合作。逆变器由24个1合1功率模块构成，安装在针翅式散热器上，每个模块包含2个SiC MOSFET，采用创新封装并直接连接到铜基板进行散热。

SiC MOSFET采用意法半导体的最新技术，能减少损耗，针翅散热器设计则提高了散热效率。特斯拉通过这种技术提高电动车性能，降低生产成本，推动SiC技术在电动车领域的应用。

逆变器的核心是功率模块，由高效SiC半导体组成，提供低损耗和高开关频率。冷却系统采用液体冷却，确保在运行中有效管理热量，确保逆变器的稳定运行。

控制电路负责精确管理功率转换，与车辆驾驶模式无缝集成，特斯拉的算法优化功率输出，提升驾驶体验。

外壳和电气连接设计保护内部组件，确保稳定传输。Model 3的逆变器构造展示了特斯拉对创新的追求，以及如何通过技术融合实现卓越性能和成本效益。

特斯拉与意法半导体的协作，展示了电动车功率半导体封装技术的革新，如ST GAP1AS驱动器的隔离和驱动能力，以及TMS320F28377DPTPQ微控制器的高级闭环控制功能。这些技术的集成，共同打造了Model 3在电动汽车领域的领导地位。

「NE要闻观察」车用SiC两项合作：Cree、斯达与宇通，罗姆与纬湃

1. 罗姆公司与纬湃科技达成合作，纬湃科技选择了罗姆作为其SiC技术的首选供应商，并自2020年6月起生效地签署了电动汽车领域电力电子技术的开发合作协议。

2. 宇通客车宣布，其新能源团队正在使用基于科锐1200V SiC器件的斯达半导体功率模块，以开发高效率电机控制系统，共同推进SiC逆变器在新能源大巴领域的商业化应用。

3. NE观察显示：纬湃电气化技术事业部创新与电子产品部负责人Gerd Rösel表示，对于电动汽车来说，能效至关重要。电池是车辆中唯一的能量来源，因此需要将系统中的功率转换损耗降到最低。纬湃除了800V电池之外，还将与ROHM合作开发400V电池用的搭载SiC的逆变器解决方案。

4. 罗姆是一家IDM（设计制造一体化）企业，拥有自己的晶圆厂、芯片厂、封测厂，因此它的客户范围更广，包括功率半导体、电驱动企业、充电桩企业等。

5. Cree自成立之初就确定了SiC的发展方向。SiC单晶技术是它的核心产品，基于此它布局了SiC衬底、外延、LED芯片、功率器件、射频器件等领域。

泰科天润SiC二极管，助力华硕氮化镓快充PFC电路设计

泰科天润SiC二极管，助力华硕氮化镓快充PFC电路设计

为了实现高效能的小体积大功率输出，市面上许多中大功率快充产品采用PFC电路结构，结合氮化镓开关管和碳化硅二极管，不仅减少了磁性元件的体积，更显著提升了工作效率。泰科天润推出的碳化硅二极管G3S06505C，因其独特的性能，在华硕100W氮化镓充电器的PFC电路设计中发挥了关键作用。

华硕这款100W氮化镓充电器，以其简约风格和白色磨砂外壳，展现出独特的设计感。折叠美规插脚设计，方便携带和收纳，而2C1A接口的配备，使得它能适应不同设备的充电需求。与苹果96W充电器相比，这款充电器体积更小巧，且具备多口充的优势。

泰科天润SiC二极管G3S06505C在这款充电器的PFC电路中扮演重要角色。它具备650V耐压和5A电流的能力，采用TO252封装，具有正温度系数、支持并联使用、工作温度范围广、开关特性不受温度影响等特性。更重要的是，它没有反向恢复电流和正向恢复电压，能在PFC升压整流中显著降低开关损耗，大幅提升整体效率。

泰科天润半导体科技（北京）有限公司作为中国碳化硅功率器件产业化的倡导者之一，致力于中国半导体功率器件制造产业的发展。公司在北京总部设有生产线，生产6英寸SiC半导体晶圆，并计划在2023年底扩大至10万片。公司还在北京动工建设8寸线，预计到2025年实现年产10万片/8英寸SiC半导体晶圆的目标。

泰科天润的产品广泛应用于PC电源、光伏逆变器、充电模块、OBC、DC-DC等领域，且通过ISO9001/IATF16949/RoHS/REACH/UL/DNV·GL/USCG/AEC-Q101等质量认证，产品质量达到了国际先进水平。其碳化硅二极管已被多个品牌的产品采用，包括AENZR、倍思、瑞嘉达、鹏元晟、SATECHI、闪极、SlimQ、先马黑钻等，覆盖快充、桌面充、插座、电脑电源等多个应用领域。

综上所述，华硕100W氮化镓充电器通过采用泰科天润SiC二极管G3S06505C，不仅实现了高效能的小体积设计，还确保了出色的充电效率。泰科天润作为半导体功率器件行业的佼佼者，凭借其高质量的产品和服务，成功助力了华硕充电器的创新设计，推动了快充技术的发展。

逆变器功率密度100 kW/L，SiC少用一半，它是怎么做到的？

逆变器功率密度达到100 kW/L，同时SiC少用一半，主要是通过以下技术实现的：

双面冷却技术：这是提升功率密度的关键技术。通过双面冷却，可以更有效地散发热量，从而提高功率密度。双面冷却模块的设计减少了热阻，使得热量能够更快速地传递出去，从而提高了整个系统的效率。

减少有源元件数量：在双面冷却模块中，通过优化设计减少了有源元件的数量，这进一步降低了热阻RthJC，并优化了功率密度和电感。这种设计不仅提高了功率密度，还减少了SiC芯片的使用量。

创新的封装方法：GQ Lu团队在芯片贴装上采用了低温烧结的多孔银短金属柱，这种封装方法相较于传统方法具有更好的导热性和可靠性。同时，他们还使用了纳米银烧结技术，提高了凝聚力和附着力，并采用低热膨胀系数的密封剂和场分级材料，增强了模块的绝缘性能。这些创新封装方法不仅提高了功率密度，还降低了对SiC和Cu等材料的依赖。

综上所述，通过双面冷却技术、减少有源元件数量以及创新的封装方法，逆变器实现了100 kW/L的高功率密度，并减少了SiC芯片的使用量，从而降低了成本并提高了效率。

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