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

1MOSFET正向?qū)?/p>

圖1為單個導通脈沖（電感負載）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)損耗和開關損耗。圖1中，E(sat)為通態(tài)損耗，Eon和Eoff為開關損耗。

圖1：單個導通脈沖（電感負載）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，導通方式會根據(jù)柵極電壓變化。如果柵極施加負壓時，電流流過體二極管，如下圖2。但是當柵極施加正壓（超過閾值電壓）時，電流流過MOSFET，如下圖3。

圖2：柵極負偏

圖3：柵極正偏

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

3直流斬波電路損耗計算

以工作在CCM模式的Buck電路（圖4）為例來介紹SiC MOSFET損耗計算方法。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損耗計算

T1作為控制管，其占空比如下式：

T1導通損耗可由下式計算，其中RDS(on)為T1管的通態(tài)電阻。

T1開關損耗可由下式計算，其中VDD為SiC MOSFET datasheet中開關損耗測試電壓，Eon(@Io)、Eoff(@Io)為datasheet中電流值Io對應的開關損耗，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為開關頻率。

3.2 T2損耗計算

T2作為續(xù)流管，其占空比為1-D。

T2導通損耗可由下式計算：

T2零電壓開關，所以沒有開關損耗。但是在T1開通瞬間，T2體二極管會產(chǎn)生反向恢復損耗，可由下式計算。其中Err(@Io)為datasheet中電流值Io對應的開關損耗，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：

導通損耗可由下式計算：

開關損耗可由下式計算，同樣的，VDD為SiC MOSFET datasheet中開關損耗測試電壓，Eon(@IP)、Eoff(@IP)為datasheet中電流值IP對應的開關損耗，可在datasheet中查找（除部分產(chǎn)品外，如有需要，可聯(lián)系我司）。fsw為開關頻率。

SiC MOSFET體二極管在對管開通時會產(chǎn)生反向恢復損耗，可由下式計算。其中Err(@IP)為datasheet中電流值IP對應的開關損耗，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

<關于三菱電機>

三菱電機創(chuàng)立于1921年，是全球知名的綜合性企業(yè)。截止2025年3月31日的財年，集團營收55217億日元（約合美元368億）。作為一家技術主導型企業(yè)，三菱電機擁有多項專利技術，并憑借強大的技術實力和良好的企業(yè)信譽在全球的電力設備、通信設備、工業(yè)自動化、電子元器件、家電等市場占據(jù)重要地位。尤其在電子元器件市場，三菱電機從事開發(fā)和生產(chǎn)半導體已有69年。其半導體產(chǎn)品更是在變頻家電、軌道牽引、工業(yè)與新能源、電動汽車、模擬/數(shù)字通訊以及有線/無線通訊等領域得到了廣泛的應用。