SiC MOSFET:根据开关波形计算损耗的方法

本文的关键要点

・可以在线性近似有效范围内对所测得的波形进行分割,并用“通过波形的线性近似分割来计算损耗的方法”中给出的公式来计算功率损耗。

・MOSFET开关工作时的总功率损耗是开关(开通/关断)损耗和导通损耗之和。

在本文中,我们将使用上一篇文章中介绍过的“通过波形的线性近似分割来计算损耗的方法”,根据所测得的波形来计算功率损耗(示例)。

SiC MOSFET:根据测得波形计算功率损耗示例

下面我们通过示例,来根据实际测得的开关波形计算功率损耗。图5是实测的开关波形,显示了反复进行ON/OFF时的整体情况。上面的波形图为ID波形,下面的波形图为VDS波形。下面我们根据该波形,来分别计算开通(开关接通)时、导通时(导通状态)和关断(开关关闭)时的损耗。

SiC MOSFET:計測波形からの電力損失算出例。電力損失の算出に使用するスイッチング波形。ローム製SiC MOSFET SCT3040KR。スイッチング周波数 200kHz。

开通时的损耗计算

图6是图5中开通时的波形放大图,需要使用ID(上)和VDS(下)来计算损耗。由于在波形过程中的斜率发生了变化,因此需要按相同的斜率来分割区间,但由于波形很复杂,因此区间分割是主观的。读取每个区间的起始电压和电流、终止电压和电流以及时间。

将值代入“通过波形的线性近似分割来计算损耗的方法”中的表1中列出的公式(A),求出功率损耗。在这之后我们都将按照表1中给出的公式进行计算,所以请您参考表1阅读下面的内容。图6右侧是开关开通时的功率损耗计算示例。在这里将分割的区间命名为t1~t5。

SiC MOSFET:計測波形からの電力損失算出例。ターンオンの拡大波形と区間ごとの測定値。

如最后一个公式Pton所示,开通时的损耗是分割区间t1~t5损耗的总和。

导通时的损耗计算

图7是导通时的放大波形。导通时的损耗计算也是一样,通过将值带入“通过波形的线性近似分割来计算损耗的方法”中的表2中的公式(E)来计算。关于SiC MOSFET的导通电阻,需要使用技术规格书中给出的最大值。

SiC MOSFET:計測波形からの電力損失算出例。導通時の拡大波形と測定値。

关断时的损耗计算

图8是关断时的波形放大图。关断时的损耗计算方法与开通时的相同,将值代入表1中的公式(A)来计算。在这里将分割的区间命名为t1~t8。图中给出了关断时每个区间的损耗计算结果以及关断时的损耗(Ptoff=各区间的损耗之和)。

SiC MOSFET:計測波形からの電力損失算出例。ターンオフの拡大波形と区間ごとの測定値。

总功率损耗的计算

总功率损耗可以通过下面的公式计算。如公式所示,总功率损耗是上面求得的开通损耗、导通损耗和关断损耗之和。

【资料下载】SiC功率元器件基础

本资料介绍了SiC的物理性质和优点,并通过与Si元器件的比较介绍了SiC肖特基势垒二极管和SiC MOSFET的特点及使用方法上的不同,还介绍了集诸多优点于一身的全SiC模块。

升压电源负载短路引发的问题及其保护电路 -前言-

SiC MOSFET:各种波形的开关损耗计算示例

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