傾佳電子楊茜介紹全國產碳化硅SiC功率器件（如BASiC基本股份）50kW光伏逆變器設計方案：

傾佳電子楊茜致力于推動國產SiC碳化硅模塊在電力電子應用中全面取代進口IGBT模塊，助力電力電子行業(yè)自主可控和產業(yè)升級！

傾佳電子楊茜咬住SiC碳化硅MOSFET功率器件三個必然，勇立功率半導體器件變革潮頭：

傾佳電子楊茜咬住SiC碳化硅MOSFET模塊全面取代IGBT模塊的必然趨勢！

傾佳電子楊茜咬住SiC碳化硅MOSFET單管全面取代IGBT單管的必然趨勢！

傾佳電子楊茜咬住650V SiC碳化硅MOSFET單管全面取代SJ超結MOSFET和高壓GaN 器件的必然趨勢！

一、系統(tǒng)架構

輸入側

MPPT升壓拓撲：采用雙路Boost拓撲，每路25kW，降低電感電流應力。

關鍵器件：

B3D40120H2（SiC肖特基二極管）：用于Boost二極管，耐壓1200V，支持高頻低損耗。

B3M040120Z（1200V SiC MOSFET）：作為Boost開關，利用其低導通電阻（40mΩ@18V）和高頻特性提升效率。

逆變側

T型三電平逆變拓撲：采用T型中性點箝位（TNPC）結構，降低開關損耗和電壓應力。

關鍵器件：

B3M040065Z（650V SiC MOSFET）：用于中間電平開關，耐壓650V，匹配中點電壓。

B3M040120Z（1200V SiC MOSFET）：用于上下橋臂開關，耐壓1200V，適應高壓直流母線。

二、關鍵參數(shù)設計

輸入側（MPPT）

光伏輸入電壓范圍：600–1000V（假設單路MPPT）。

Boost升壓輸出：穩(wěn)定至1200V直流母線。

開關頻率：50kHz（利用SiC高頻優(yōu)勢，減小電感體積）。

電流計算：

單路功率25kW，輸入電流 25000/1000=?=25A（最大）。

B3M040120Z：連續(xù)電流64A@25°C，裕量充足。

B3D40120H2：連續(xù)電流61A@135°C，滿足需求。

逆變側（T型三電平）

直流母線電壓：1200V。

輸出功率：50kW（三相380V，輸出電流 ≈76A）。

開關頻率：20kHz（平衡開關損耗和EMI）。

器件選型：

B3M040120Z：承擔高壓側開關（1200V），RDS(on)?=40mΩ，導通損耗低。

B3M040065Z：承擔中點開關（650V），RDS(on)?=40mΩ，優(yōu)化中壓段效率。

三、熱管理設計

散熱方案：

強制風冷+鋁基板散熱器，熱阻設計≤0.15°C/W。

B3M040120Z：最大結溫175°C，需確保殼溫≤110°C（參考 Rθ(j?c)?=0.48°C/W）。

損耗估算：

Boost開關損耗：

Psw?=21?×VDS?×ID?×(ton?+toff?)×fsw?=0.5×1200×25×(31ns+34ns)×50kHz≈48.75W

導通損耗：

Pcond?=IRMS2?×RDS(on)?=252×0.04=25W

總損耗：單路約74W，雙路共148W，需匹配散熱器。

四、驅動與保護

柵極驅動：

使用專用SiC驅動芯片（如BASiC基本股份BTD5350MCWR），提供+18V/-4V驅動電壓，支持快速開關（<50ns）。

BASiC基本股份針對SiC碳化硅MOSFET多種應用場景研發(fā)推出門極驅動芯片，可適應不同的功率器件和終端應用。BASiC基本股份的門極驅動芯片包括隔離驅動芯片和低邊驅動芯片，絕緣最大浪涌耐壓可達8000V，驅動峰值電流高達正負15A，可支持耐壓1700V以內功率器件的門極驅動需求。

BASiC基本股份低邊驅動芯片可以廣泛應用于PFC、DCDC、同步整流，反激等領域的低邊功率器件的驅動或在變壓器隔離驅動中用于驅動變壓器，適配系統(tǒng)功率從百瓦級到幾十千瓦不等。

BASiC基本股份推出正激 DCDC 開關電源芯片BTP1521xx，該芯片集成上電軟啟動功能、過溫保護功能，輸出功率可達6W。芯片工作頻率通過OSC 腳設定，最高工作頻率可達1.5MHz，非常適合給隔離驅動芯片副邊電源供電。

對+18V/-4V驅動電壓的需求，BASiC基本股份提供自研電源IC BTP152P系列和配套的變壓器以及驅動IC BTL27524或者隔離驅動BTD5350MCWR(支持米勒鉗位)。

保護功能：

過壓保護：直流母線箝位至1300V（配合TVS）。

溫度監(jiān)控：NTC傳感器實時反饋散熱器溫度。

五、效率與EMI優(yōu)化

效率估算：

MPPT效率：99%（SiC二極管零反向恢復，Boost效率>98.5%）。

逆變效率：98.5%（T型拓撲+SiC低損耗）。

整機效率：>98%。

EMI設計：

輸入/輸出端加裝共模電感+π型濾波器。

PCB布局采用分層設計，開關回路最小化。

六、BOM關鍵器件清單

功能模塊 器件型號 數(shù)量 備注

MPPT Boost開關B3M040120Z4雙路，每路1個

MPPT二極管B3D40120H2 每路1個

T型逆變高壓開關B3M040120Z12三相每橋臂4個（上下臂）

T型逆變中壓開關B3M040065Z6三相每橋臂2個（中點）

驅動芯片BTD5350MCWR每MOSFET1個

直流母線電容450μF/1200V薄膜電容 6革 低ESR，高頻特性

七、驗證與測試

樣機測試項：

MPPT動態(tài)響應（EN50530標準）。

滿載效率測試（歐洲效率>98%）。

高溫老化測試（48小時@50°C環(huán)境）。

預期性能：

峰值效率≥98.5%，CEC效率≥98%。

符合IEC62109-1/2安規(guī)標準。

該方案充分利用BASiC基本股份(BASiC Semiconductor)國產SiC器件高頻、耐壓、低損耗特性，實現(xiàn)高功率密度（>1kW/L）和高可靠性，適用于戶用和工商業(yè)光伏場景。

審核編輯 黃宇