我們常說，一代電力電子裝置決定一代系統設計。 那麼，基於寬禁帶半導體材料的SiC MOSFET的出現，將為電力電子系統設計帶來哪些顛覆性的改變？ 英飛凌零碳工業功率事業部技術總監沈嵩先生，在2023英飛凌工業功率技術大會（IPAC）上，發表了《CoolSiC™ MOSFET 賦能電力電子系統的創新設計》的演講，點擊視頻可 觀看回放。

(a) SiC MOSFET沒有拖尾電流，關斷損耗大幅降低

(b) SiC MOSFET體二極體反向恢復損耗降低

(c) SiC MOSFET導通無拐點，導通損耗降低

(a) 將1500V ANPC光電逆變器的全Si方案--F3L400R10W3S7_B11中的 D5/D6管從200A Si Diode，切換為100A SiC diode，得到新模組-- F3L400R10W3S7F_B11，系統功率從175上升到200kW

(b) 在光伏Boost中，相較於1200V 50A CH7加 Si Diode方案，1200V SiC MOSFET+SiC diode的方案，高溫下開關損耗最多可降低80%。

(c) 氫燃料電池是新興的應用，對能源效率的要求非常高。 氫燃料電池車的電力電子系統主要有DCDC升壓變換器和空壓機。 DCDC升壓變換器主流方案有兩種：SR boost及boost方案。 兩種方案英飛凌都有完整的方案提供。

(d) 燃料電池空壓機要求高頻率、高功率、高效率，只有SiC MOSFET能滿足這些要求。 針對空壓機的35kW典型功率，英飛凌有單管和模組兩種方案提供。

(a) 2kV SiC MOSFET系列上市，TO-247PLUS-4-HCC封裝增加了爬電距離和電氣間隙，.XT高性能焊接技術改善了熱性能。 對1500VDC光電系統帶來的改變是，可以用兩電平拓樸取代原來的三電平拓樸。

(b) 2kV EASY封裝的DF4-19MR20W3M1HF_B11整合了4路boost，最大boost電流可達40A。 模組成功應用於陽光電源，將傳統Si元件的三電平電路簡化為兩電平電路，同時減少晶片面積約70%，輕載工況下的效率最高提升1%。

(c) SiC MOSFET可簡化充電樁應用中DCDC拓樸。 傳統的充電樁使用650V Si MOSFET，兩級LLC串聯達到800V的輸出電壓。 現在採用1200V SiC MOSFET可以只採用一級LLC單元，意味著整體體積可降低50%，功率密度提升一倍，並且可以實現雙向能量流動。

(d) 採用CoolSiC™ EasyPACK™可提升充電樁的功率。 採用FF6/8MR12W2M1HP_B11可實現雙向50kW充電樁，採用三相交錯CLLC拓撲，英飛凌有對應的demo板可供參考。

(a) 在馬達驅動應用中，SiC MOSFET導通損耗在各種工況中相比IGBT都有所降低。 開關損耗方面，相同dv/dt的條件下，SiC MOSFET開關損耗最多可降低50%~60%，如果不考慮dv/dt的限制，SiC MOSFET開關損耗最多可降低90%。

(b) SiC MOSFET應用於伺服系統中，損耗最大可降低80%。 散熱方式可由主動散熱改為被動散熱，從而可以與馬達整合。 允許更大的脈衝電流，實現輸出功率跳檔，提升效率。

(c) 英飛凌推出的SMD封裝的SiC MOSFET從30mohm到350mohm，可實現強制風冷條件下1Kw~9kW，自然冷卻條件下400W~3kW的系列化設計

(a)傳統的斷路器由機械開關組成，透過開關櫃及其它控制板實現保護、測量、連網、斷合等功能。 SiC MOSFET應用於智慧斷路器，可將這些功能集中在一個單元中，大幅縮小系統體積。

(b)SiC MOSFET應用於高壓智慧斷路器，不需要考慮滅弧問題，而且能對電氣表現做更精確的控制。

(a) 英飛凌提供完整的SiC MOSFET產品目錄，單管覆蓋650V~2000V，導通電阻從7mohm到350mohm。

(b) EASY系列的SiC MOSFET模組產品有多種拓撲，包括半橋、H橋、三相橋、booster、三電平等，最大電流等級做到2mohm。