SiC功率元件｜應用篇
使用新一代SiC MOSFET降低損耗實證 在EV應用中使用第4代SiC MOSFET的效果：Totem pole PFC實機評估
2025.06.25
重點
・Totem pole PFC是作為可提高效率的PFC轉換器在近年來備受關注的拓撲。
・經確認，在Totem pole PFC中使用第4代SiC MOSFET時，在整個負載範圍內均可獲得比第3代更高的效率。
繼前一篇的“裝入牽引逆變器實施模擬行駛試驗”之後，本文將介紹在相同的BEV電源架構的組成模組之一：OBC的雙向Totem pole PFC中使用第4代SiC MOSFET時的實驗結果。
- ・第4代SiC MOSFET的特點
- ・在降壓型DC-DC轉換器中使用第4代SiC MOSFET的效果
>電路工作原理和損耗分析
>DC-DC轉換器實機驗證 - ・在EV應用中使用第4代SiC MOSFET的效果
>EV應用
>裝入牽引逆變器實施模擬行駛試驗
>Totem-pole PFC實機評估
在EV應用中使用第4代SiC MOSFET的效果：Totem pole PFC實機評估
Totem pole PFC是作為可提高效率的PFC轉換器在近年來備受關注的拓撲。另外，為了微電網系統更加穩定，並促進供需平衡，全球都在研究V2G（Vehicle To Grid），雙向工作也變得越發重要。
Totem pole PFC電路工作
圖19是電路方塊圖。左橋臂（S1、S2）用於高頻開關，右橋臂（S3、S4）用於工頻（低頻）整流。透過對S3和S4使用同步整流，可以實現雙向工作（V2G）。
圖20是不同狀態的工作示意圖。在商用交流電的“正半周”期間，Totem pole 低側開關（S2）作為升壓轉換器進行高頻開關（圖(a)：期間D）。此時，S1進行整流工作（圖(b)：期間1-D），但如果Body diode的反向恢復較慢，則會產生較大的功率損耗。SiC MOSFET的反向恢復速度非常快，可以更大程度地減少功率損耗的影響，非常適合用作Totem pole PFC的功率元件。
接下來，在“負半周”期間，Totem pole 高側開關（S1）作為升壓轉換器進行高頻開關（圖(c)：期間D），S2進行整流工作（圖(d)：期間1-D）。S3和S4按照商用交流電的每半個週期切換一次。
Totem pole PFC實機評估
為了驗證第4代SiC MOSFET在降低Totem pole PFC損耗方面的效果，我們使用實際應用板進行了實驗。表4為PFC評估條件以及所用SiC元件的規格。如果輸出電壓為400V，則與耐壓750V的SiC MOSFET相匹配。在這裡我們使用的是SCT4045DR。
圖21為實際應用板的開關波形。從圖中可以看到其開通和關斷時間非常短，僅為20ns～30ns。
圖22為效率測試結果。當使用第4代SiC MOSFET時，在1.5kW半負載時實現了98%以上的高效率，在3kW滿負載時實現了97.6%的高效率。
【下載資料】 SiC功率元件基礎
介紹SiC的物理性質和優點，並透過與Si元件的比較，介紹SiC蕭特基二極體和SiC MOSFET的特點及使用方法上的不同，還介紹了集多重優點於一身的全SiC模組。
SiC功率元件
基礎篇
應用篇
- SiC MOSFET：橋式結構中Gate-Source電壓的動作 前言
- SiC MOSFET：根據開關波形計算損耗的方法
- SiC MOSFET：Snubber電路的設計方法 —前言—
- SiC MOSFET：閘極-源極電壓的突波抑制方法 —前言—
- 透過驅動器源極引腳改善開關損耗 —前言—
- 測量SiC MOSFET閘-源電壓時的注意事項：一般測量方法
- 在EV應用中使用第4代SiC MOSFET的效果
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