為了安全使用SiC模塊，需要計(jì)算工作條件下的功率損耗和結(jié)溫，并在額定值范圍內(nèi)使用。MOSFET損耗計(jì)算與IGBT既有相似之處，也有不同。相對(duì)IGBT，MOSFET可以反向?qū)ǎ垂ぷ髟?a target="_blank">同步整流模式。本文簡要介紹其損耗計(jì)算方法。

1MOSFET正向?qū)?/p>

圖1為單個(gè)導(dǎo)通脈沖（電感負(fù)載）的電壓電流波形及產(chǎn)生的損耗示意圖。電流和電壓的積分值就是產(chǎn)生的損耗，分為通態(tài)損耗和開關(guān)損耗。圖1中，E(sat)為通態(tài)損耗，Eon和Eoff為開關(guān)損耗。

圖1：單個(gè)導(dǎo)通脈沖（電感負(fù)載）損耗示意圖

2MOSFET反向?qū)?/p>

如第17講《SiC MOSFET的靜態(tài)特性》所描述，反向?qū)ǎㄔ绰┓较颍r(shí)，導(dǎo)通方式會(huì)根據(jù)柵極電壓變化。如果柵極施加負(fù)壓時(shí)，電流流過體二極管，如下圖2。但是當(dāng)柵極施加正壓（超過閾值電壓）時(shí)，電流流過MOSFET，如下圖3。

圖2：柵極負(fù)偏

圖3：柵極正偏

如果MOSFET反向?qū)〞r(shí)柵極施加負(fù)壓，電流流過體二極管（此處不考慮內(nèi)部帶SiC SBD的SiC模塊），其損耗計(jì)算方式與IGBT一樣，不再贅述，本章節(jié)重點(diǎn)介紹同步整流模式（MOSFET反向?qū)〞r(shí)柵極施加正壓）下的損耗計(jì)算。

3直流斬波電路損耗計(jì)算

以工作在CCM模式的Buck電路（圖4）為例來介紹SiC MOSFET損耗計(jì)算方法。Vin/Iin為輸入電壓電流，Vo/Io為輸出電壓電流。T1為控制管；T2為續(xù)流管，工作在同步整流模式。

圖4：Buck電路

3.1 T1損耗計(jì)算

T1作為控制管，其占空比如下式：

T1導(dǎo)通損耗可由下式計(jì)算，其中RDS(on)為T1管的通態(tài)電阻。

T1開關(guān)損耗可由下式計(jì)算，其中VDD為SiC MOSFET datasheet中開關(guān)損耗測(cè)試電壓，Eon(@Io)、Eoff(@Io)為datasheet中電流值Io對(duì)應(yīng)的開關(guān)損耗，以上參數(shù)均可在datasheet中查找（除部分產(chǎn)品外，如有需要，可聯(lián)系我司）。fsw為開關(guān)頻率。

3.2 T2損耗計(jì)算

T2作為續(xù)流管，其占空比為1-D。

T2導(dǎo)通損耗可由下式計(jì)算：

T2零電壓開關(guān)，所以沒有開關(guān)損耗。但是在T1開通瞬間，T2體二極管會(huì)產(chǎn)生反向恢復(fù)損耗，可由下式計(jì)算。其中Err(@Io)為datasheet中電流值Io對(duì)應(yīng)的開關(guān)損耗，也可在datasheet中查找（除部分產(chǎn)品外，如有需要，可聯(lián)系我司）。

4SPWM調(diào)制橋式電路損耗計(jì)算

以SPWM調(diào)制的三相橋式電路（圖5）為例來介紹SiC MOSFET損耗計(jì)算方法。VCC為直流電壓，Io為輸出電流有效值。MOSFET工作在同步整流模式。

圖5：三相橋式電路

輸出電流為：

導(dǎo)通損耗可由下式計(jì)算：

開關(guān)損耗可由下式計(jì)算，同樣的，VDD為SiC MOSFET datasheet中開關(guān)損耗測(cè)試電壓，Eon(@IP)、Eoff(@IP)為datasheet中電流值IP對(duì)應(yīng)的開關(guān)損耗，可在datasheet中查找（除部分產(chǎn)品外，如有需要，可聯(lián)系我司）。fsw為開關(guān)頻率。

SiC MOSFET體二極管在對(duì)管開通時(shí)會(huì)產(chǎn)生反向恢復(fù)損耗，可由下式計(jì)算。其中Err(@IP)為datasheet中電流值IP對(duì)應(yīng)的開關(guān)損耗，也可在datasheet中查找（除部分產(chǎn)品外，如有需要，可聯(lián)系我司）。

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(cái)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(xiàng)專利技術(shù)，并憑借強(qiáng)大的技術(shù)實(shí)力和良好的企業(yè)信譽(yù)在全球的電力設(shè)備、通信設(shè)備、工業(yè)自動(dòng)化、電子元器件、家電等市場(chǎng)占據(jù)重要地位。尤其在電子元器件市場(chǎng)，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(dòng)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。