R課堂 | DC-DC轉換器實機驗證

繼上一篇文章的電路工作原理和損耗分析之后，本文我們一起來看一下實際安裝進行驗證的結果。

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為了確認上一篇中提到的損耗分析在實際應用產品中的具體反映，我們將第4代SiC MOSFET安裝在以下規(guī)格的降壓型DC-DC轉換器中，進行了實際應用驗證。表1中是DC-DC轉換器和SiC器件的規(guī)格。用來調整開關速度的外置柵極電阻Rg_ext采用的是3.3Ω，這個值可以平衡高速開關與振鈴和浪涌。圖1是（a）DC-DC轉換器電路和（b）半橋部分使用的第4代SiC MOSFET評估板（內置去耦電容）。電感器L、輸出電容器Co以及輸入大容量電容器是外接的。另外，為了進行比較而使用了第3代SiC MOSFET。

圖2是50kHz條件下導通和關斷時的VGS、VDS、ID波形（右列波形）。左側是將導通時（右列波形中綠色虛線包圍的區(qū)域）的波形放大后的樣子。從放大后的波形可以看出，導通時的上升時間Trise非常短，僅有20ns左右。

圖3是該DC-DC轉換器的效率（左側）和損耗（右側）測試結果。從測試結果可以看出，在輕負載（1kW附近）條件下，開關損耗（固定損耗）非常小——這也是第4代SiC MOSFET的特點，所以效率得以顯著提高。另外， 在重負載（5kW附近）條件下，與第3代SiC MOSFET相比，第4代SiC MOSFET的損耗降低達15W以上。

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圖4是對DC-DC轉換器的損耗分解進行理論分析后的結果。已經確認損耗降低了約15W。另外還可以看出，尤其是高邊SiC MOSFET的開關損耗和反向恢復損耗PQrr大幅降低，為改善整體損耗發(fā)揮了重要作用。

介紹了在電源產品的小型化、降低功耗和提高效率方面具有巨大潛力的碳化硅（SiC）的基本物理特性，以及SiC二極管和晶體管的使用方法及其應用案例。

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