CoolSiC? MOSFET G2如何正確選型

之前兩篇文章我們分別介紹了CoolSiC? MOSFET G2的產品特點及導通特性 （參考閱讀： CoolSiC? MOSFET Gen2性能綜述 ， CoolSiC? MOSFET G2導通特性解析 ） ，今天我們分析一下在軟開關和硬開關兩種場景下，如何進行CoolSiC? MOSFET G2的選型。

G2在硬開關拓撲中的應用

除了R DS(on) ，開關損耗在SiC MOSFET的選型中也扮演著非常重要的角色。因為SiC往往工作在非常高的開關頻率，尤其在硬開關拓撲中，開關損耗的占比可達60%以上。這時使用開關損耗更低的G2來代替G1，會取得明顯的系統優勢。下面我們通過MPPT boost電路的仿真實例來看一下。

仿真電路:

26A MPPT仿真條件:

仿真邊界條件設置為T vj,max <140℃，G2允許175℃的連續運行結溫，及200℃/100h的過載結溫，這里留了比較大的余量。

使用40mΩ G1對比40mΩ和53mΩ的G2，可以看到，40mΩ G2總損耗與40mΩ G1持平，結溫高約1.9℃(112.1℃-->124℃)。如果使用53mΩ G2，損耗大幅增加，結溫增加到141.4℃。但G2允許更小的門極電阻，如果將Rg降低到2.3Ω(數據手冊推薦值)，則53mΩ G2的結溫會降低至137.1℃。

32A MPPT仿真條件：

在這種應用情景下，34mΩ G2與40mΩ G1損耗與結溫基本持平，如果換用40mΩ G2，結溫會升高約8℃。但這種升高的結溫可以用降低門極驅動電阻Rg來進行補償。將Rg從4.7Ω降低到2.3Ω，40mΩ G2結溫將會降低到139.4℃，與40mΩ G1非常接近。

通過對MPPT系統的仿真分析，我們可以看到，在硬開關系統應用，因為開關損耗占比較高，導通損耗占比較低，G2對G1的替換策略依賴于不同的場景：

1

特定條件下（如26A MPPT），可使用同等導通電阻替換，比如40mΩ G2替換40mΩ G1,可維持相同的損耗與結溫，如果用34mΩ G2替換40mΩ G1，可以使得系統損耗和器件溫度降低，進而提高功率密度，冷卻需求減少。

2

部分場景中，如更大電流的MPPT，或者buck-boost中，可以使用更低Rdson的G2，來替換Rdson高一檔的G1。比如在32A MPPT中，可使用34mΩ G2替換40mΩ G1。也可對G2采用更低的門極電阻來降低損耗，這種情況下可使用40mΩ G2替換40mΩ G1。

G2在軟開關拓撲中的應用

在LLC等軟開關拓撲中，因為能實現零電壓開通，所以功率器件只有導通損耗和關斷損耗，而沒有開通損耗。因此對LLC來說，導通損耗所占比重更大。

對20kW LLC典型工況進行仿真：

■ MOSFET: IMZC120R034M2H / IMZA120R040M1H，4并

■ 最大輸出功率, P o,max : 20kW

■ 諧振頻率f r : 100kHz

■ DC 輸入電壓, V IN : 800V

■ DC 輸出電壓, V OUT : 300V

■ 死區時間,DT: 300ns

仿真結果：

從仿真結果可以看出，導通損耗占總損耗相當大的比例，因此：

使用IMZC120R034M2H取代IMZA120R040M1H，可使損耗和結溫維持在同一水平

使用IMZC120R026M2H取代IMZA120R030M1H，可降低3℃結溫

因此，在軟開關拓撲中，推薦使用導通電阻稍低的G2，來替換導通電阻高一檔的G1。

以下是TO-247-4封裝的G2選型表供參考：

總結

R DS(on) 是評價SiC MOSFET的重要考量，但并不是唯一參數。在進行CoolSiC? MOSFET G2產品選型時，不能單純依賴常溫下R DS(on) 數值，而是要綜合考慮電路拓撲、開關頻率、散熱條件等因素，最好通過仿真確定最終選型。