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开关损耗最新视觉报道_开关损耗与频率的关系(2024年11月全程跟踪)

内容来源：麦吉窗影视所属栏目：热点更新日期：2024-11-26

开关损耗

大功率MOS工作频率为什么不超过1兆赫兹大功率MOS管的工作频率不超过1兆赫兹（MHz）主要受以下几个因素限制： ‌开关速度与损耗‌：MOS管的开关速度由其内部物理特性决定，包括栅极到源极的结电容、开关时间等。高频操作下，开关损耗和驱动损耗增加，限制了最高工作频率‌12。 ‌材料与设计‌：传统MOSFET的工作频率较低，而碳化硅MOSFET等新材料虽能提高工作频率，但大功率应用中的设计和散热问题仍限制其频率提升‌3。 ‌功耗承受能力‌：频率提高导致开关次数增多，功耗增大。MOS管需能承受高频下的功耗，否则易损坏‌23。综上所述，大功率MOS管的工作频率受物理特性、材料与设计、功耗承受能力的共同限制，因此通常不超过1MHz‌12。

3分钟了解半导体行业的明星材料：SiC 今天我们来聊聊半导体行业中的一颗璀璨明星——SiC（碳化硅）。这种材料在晶圆和功率器件制造中扮演着至关重要的角色。 𐟔 化学组成： SiC 是由硅（Si）和碳（C）元素组成的化合物，化学式为 SiC。 𐟌Ÿ 材料性质：碳化硅拥有出色的物理和化学特性，包括高熔点、高导热性、高强度、硬度大、化学惰性等，使其在高温、高频和高压环境下表现出色。 𐟒𛠥Š导体应用：在半导体行业，SiC 主要用于晶圆衬底和功率器件的制造。与传统的硅功率器件相比，SiC 器件具有更高的工作温度、更低的导通和开关损耗、更高的工作频率。 𐟌 光电子学应用：碳化硅在光电子学领域也有广泛应用，如 SiC 光电探测器和 SiC LED。由于其较宽的能隙，SiC 在紫外光谱范围内具有优异性能。 𐟚— 行业应用： SiC 功率器件的广泛应用推动了高效、高温和高频率的功率电子系统的发展，有助于提高电力转换和控制设备性能。适用于多个下游行业，包括电动汽车、光伏能源、工业电力系统等。 𐟓ˆ 市场前景：随着技术的不断发展，SiC 功率器件在功率电子领域中的应用前景仍然非常广阔，预计未来5年内SiC功率器件市场规模仍将保持超过30%的年复合增长。

电动车功率控制新星：碳化硅（SiC） 𐟚— 电动车的电机驱动系统需要一种能够高效转换直流电为交流电的元器件，而目前主流的功率控制单元主要依赖IGBT（绝缘栅双极型晶体管）。然而，IGBT的性能已经接近瓶颈，因为其材料硅（Si）的物理特性难以再有突破。 𐟒ᠧ⳥Œ–硅（SiC）作为一种新型的功率半导体材料，以其优异的物理特性和工作性能脱颖而出。它的绝缘击穿场强是硅的10倍，禁带宽度是硅的3倍，这使得碳化硅在耐高压、耐高温以及开关速度方面表现出色。 𐟔砨€高压：碳化硅的禁带宽度使其能够承受更高的电压。例如，击穿一厘米厚的硅需要30万伏的电压，而击穿同样厚度的碳化硅则需要高达220万伏特的高压。这意味着采用碳化硅的器件可以做得更小，有助于电动车功率单元的小型化和轻量化。 𐟌᯸ 耐高温：在热导率方面，碳化硅几乎是硅的三倍，这意味着它能够更快地散热。理论上，碳化硅器件可以工作在200摄氏度以上的温度，而硅器件的温度仅为150摄氏度。这使得碳化硅更适合用于电动车电机高转速、控制功率单元温度高的工况。 ⚡ 开关速度更快，损耗低：碳化硅的开关速度更快，这使得开关损耗大大降低。相比IGBT，碳化硅模块提升了5%的系统效率，这意味着电动车的续航能力会增加5%。如果是一辆续航400公里的电车，采用碳化硅会增加20公里的续航。特斯拉在Model 3上大规模使用碳化硅零件，使得其逆变效率从Model S的82%提升到Model 3的90%。 𐟏Ž️ 综上所述，碳化硅的物理特性使其更加适配电动车的800V平台，为电动车的性能提升提供了新的可能。

【Vishay推出采用eSMP⮧𓻥ˆ—SMF（DO-219AB）封装的全新1 A和2 A Gen 7 1200 V FRED Pt⮨𖅥🫦⥤整流器】器件Qrr低至105 nC，VF为1.10 V，在降低开关损耗的同时，可降低寄生电容并缩短恢复时间网页链接「张国斌的芯发布」

网页链接在不断追求减小电路板尺寸和提高效率的征途中，氮化镓场效应晶体管(GaNFET)功率器件已成为破解目前难题的理想选择。GaN是一项新兴技术，有望进一步提高功率、开关速度以及降低开关损耗。这些优势让功率密度更高的解决方案成为可能。

发现一个特别挺奇怪的现象! 房子如果长期不住人的话，家里面的水龙头会坏掉，开关会坏掉，门锁会坏掉，墙皮会脱落，橱柜衣柜等会变形。衣服鞋子如果长期不穿，就会老化的不能穿了，一穿就坏! 反正不管什么东西，要是长期不使用，就会坏的格外的快! 反而经常用着的东西，越用越好用，有效期限更久一些! 不知道是什么原因呢? 还有农村老家的房子，就更明显，长期不住人的房子，你从那路过一眼就能感觉出来这里没住人。按道理来讲不住人没有损耗不应该更持久耐用吗？怎么会破财的如此之快呢？#动态连更挑战#

马斯克画的大饼被汇川做出来了 2023年3月的特斯拉投资者日上特斯拉公布了很多黑科技（画了很多大饼）其中一项是下一代车型减少75%的SiC使用量当时大家都在猜特斯拉是怎么做到的，一种比较可靠的说法是“Si IGBT和SiC混用” 没想到现在国内的供应商汇川联合动力已经做出来了，当然芯片还是用的英飞凌功率芯片，目前只有比亚迪和中车的份额比较高，还有很多在追赶，比如理想、蔚来都在研发SiC芯片，已经部分量产 SiC碳化硅功率芯片最大的优势是开关速度快，损耗小，缺点是成本高 Si IGBT则已经是非常成熟的技术，成本较低，缺点是开关损耗比较大，整体效率一般现在将二者结合的话，开或关的时候用SiC，平稳运行时用IGBT，当然有时也可以并联相比全部用SiC芯片，成本可以大幅降低同时整体效率相比全部SiC只降低了0.3% 相比IGBT成本提升不大，但综合工况效率能提升3% 如果按照马斯克的减少75%的SiC用量，那就是SiC和IGBT是1：3的用量总体来看，中国新能源车的产业链还是非常强的 SiC MOSFET和Si IGBT 混用在未来估计会是一种非常常见的方案【来自懂车帝车友圈】

「东芝制造」东芝扩展了其1700 V碳化硅（SiC）MOSFET模块产品线，推出新一代适用于工业设备的高效化和小型化的产品MG250V2YMS3。该产品具有低漏源导通电压、低开关损耗和低杂散电感等特性，适用于铁路车辆、可再生能源发电系统、工业设备电机控制和高频DC-DC转换器等应用。更多性能细节，可点击链接查看！网页链接

Buck电路RC吸收原理与计算详解 𐟌 在开关电源设计中，抑制开关振铃是一个至关重要的环节。振铃不仅可能导致开关管过压击穿，还会产生高频EMI问题，影响产品性能。本文以Buck电路为例，详细介绍RC吸收电路的原理及计算方法。 𐟔 振铃的产生与危害开关电源在开关动作瞬间会产生振铃，这是由于寄生参数的存在。振铃的存在可能使得开关管承受的电压超过其耐压值，导致过压击穿。此外，高频振铃还会产生EMI问题，影响终端产品的性能。 𐟛 ️ RC吸收电路的设计 RC吸收电路是抑制振铃的有效手段。通过在开关节点和地之间放置RC网络，可以改变振铃频率，同时降低开关节点的dVldt，从而有效抑制EMI。 𐟓ˆ 寄生参数的影响包含寄生电感和电容的Buck电路，RC吸收电路放置在开关节点和地之间，主要用于抑制上管开通瞬间的振铃。仿真结果显示，电阻值的选择对振铃抑制效果有显著影响。当电阻值接近2CR时，振铃幅度最低。 𐟔Œ 电容的选择电容的选择也是抑制振铃的关键。电容值越大，抑制振铃的效果越好。但同时，电容的增加也会带来损耗。因此，需要根据损耗情况和振幅抑制效果进行折中。 𐟓 实用设计方法根据上述讨论，给出一种实用的缓冲电路设计方法：确定初始振铃频率。在snubber将要放置的位置上，放置一个电容，测量新的振铃频率。通过两个频率表达式联立，解得LR和CR。选取合适的R值，使得R值近似于2CR。选择合适的电容值，根据损耗情况和振幅抑制效果进行调整。 𐟌 实验验证以LM5119EVM为例，通过实验验证设计方法的有效性。实验结果显示，采用2.2欧姆和3.3nF的RC网络后，振铃幅度大大减弱，效果比仿真结果略差，但整体上满足了设计要求。 𐟓š 参考文献 [1] Robert Taylor, Ryan Manack, Controling switch-node ringing in synchronous buck converters, (ZHCT161) [2] AN-2065LM5119 Evaluation Board(SNVA444B) 通过以上内容，希望能帮助你更好地理解Buck电路中RC吸收电路的原理及计算方法。

一种适用于高频和高温应用的嵌入式碳化硅（SiC）功率模块，该模块具有低寄生电感和低热阻。SiC MOSFET采用倒装配置，并使用铜连接块，这有助于提高开关性能和散热效果。模拟结果显示总寄生电感低于300pH。与商业封装相比，双脉冲测试和热阻实验表明，所提出的模块的开关损耗和结到壳体电阻分别降低了23%和35%。

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