SiC MOSFET方案：5kW 高效率无风扇逆变电路

文章来源：罗姆（ROHM）半导体

摘要：采用了发挥碳化硅(SiC)MOSFET 高频特性的 Trans-link 交错型逆变电路(1)、实现了 5kW 时的功率转换效率达到 99%以上。在该电路拓扑中，平滑电抗器的电感量可以减小。由于电抗器的匝数减少、使铜损大幅度减少实现了高效率。在这份资料中，介绍这个全新的逆变器设计的例子。此外，这个全新的逆变电路是和 power-assist-tech 株式会社（
https://www.power-assist-tech.co.jp/）共同开发。

与常规电路对比

图1是常规全桥型和本文档介绍的Trans-link交错型电路的比较，两个电路输出功率都是5kW。

尽管常规桥式并联2PCS IGBT(STGW60H65DGB)作为开关器件，5KW时的效率是97.4%(总损耗为133W),冷却风扇是必要的。交错式效率达到99%(一共损失51W)，因为抑制了发热、不使用冷却风扇的小型化散热器可以冷却。而且因为是交错型，显然开关频率可以倍增，平滑滤波器被小型化、尺寸和重量被减半。

电路组成

图2表示交错型电路的组成

逆变电路中有三个半桥，每个半桥包含两个晶体管(QHk和QLk、k= 1、2、3)。肖特基二极管作为续流二极管和晶体管并联。B2和B3以180°反转相位PWM模式动作。B1 的QH1と和QL1以 50 Hz 交替开关、作为低频率开关桥动作。B2和B3的输出通过耦合电抗器(LC)相互作用，电流流过LC后被相加。B2和B3的输出和B1的中心点连接输出电容(CO)。

耦合电抗器等效电路如图3所示。

能够分为两个漏感(L1和L2)、励磁电感(Lm)、以及理想的反向变压器。如图3所示VL1、VL2、V1、以及V2是各个电感的自感应电动势、图3中iL1、iL2、i1、i2、以及im是被定义的电流。因为这是PWM电路，QH2开通时以占空比d动作。由于是逆变动作，d根据时间变化。L1和L2的电感量相同，为了简单用L表示。在逆变过程中，除死区时间外、逆变电路中所有的半桥都按照同步整流的原理运行。

来源： SIC碳化硅MOS管及功率模块的应用

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