再考虑dv/dt的限制,相同dv/dt条件下,高温下SiC MOSFET总开关损耗会有50%~60%的降低,如果不限制dv/dt,SiC开关总损耗最高降低90%。
SiC MOSFET导通时没有拐点,很小的VDS电压就能让SiC MOSFET导通,因此在小电流条件下,SiC MOSFET的导通电压远小于IGBT。大电流时IGBT导通损耗更低,这是由于随着器件压降上升,双极性器件IGBT开始导通,由于电导调制效应,电子注入激发更多的空穴,电流迅速上升,输出特性的斜率更陡。对应电机工况,在轻载条件下,SiC MOSFET具有更低的导通损耗。重载或加速条件下,SiC MOSFET导通损耗的优势会有所降低。
CoolSiC™ MOSFET在各种工况下导通损耗降低,
下面通过一个实例研究,实际验证SiC MOSFET在电机驱动中的优势。
假定以下工况,对比三款器件:
IGBT IKW40N120H3,
SiC MOSFET IMW120R060M1H和IMW120R030M1H。
测试条件
Vdc=600V, VN,out=400V, IN,out=5A–25A,
fN,sin-out=50Hz, fsw=4-16kHz, Tamb=25°C,
cos(φ)N=0.9, Rth,HA=0.63K/W, dv/dt=5V/ns
M=1,Vdc=600V, fsin=50Hz, RG@dv/dt=5V/ns, fsw=8kHz,线缆长度5m, Tamb=25°C
可以看出,基于以上工况,同样的温度条件下,30mohm的器件输出电流比40A IGBT提高了10A,哪怕换成小一档的60mohm SiC MOSFET,输出电流也能提升约5A。而相同电流条件下,SiC MOSFT的温度明显降低。
综上所述,SiC开关器件能为电机驱动系统带来的益处总结如下:
· 更低损耗‒降低耗电量,让人们的生活更加环保、可持续。
· 性能卓越‒实现更高功率密度,通过以更小的器件达到相同性能,来实现更经济的电机设计。
· 结构紧凑‒实现更紧凑、更省空间的电机设计,减少材料消耗,降低散热需求。
· 更高质量‒SiC逆变器拥有更长使用寿命,且不易出故障,使得制造商能够提供更长的保修期。
最后,英飞凌CoolSiC™能保证单管3us,Easy模块2us的短路能力,进一步保证系统的安全性与可靠性。