R课堂 | DC-DC转换器实机验证

继上一篇文章的威廉希尔官方网站 工作原理和损耗分析之后，本文我们一起来看一下实际安装进行验证的结果。

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为了确认上一篇中提到的损耗分析在实际应用产品中的具体反映，我们将第4代SiC MOSFET安装在以下规格的降压型DC-DC转换器中，进行了实际应用验证。表1中是DC-DC转换器和SiC器件的规格。用来调整开关速度的外置栅极电阻Rg_ext采用的是3.3Ω，这个值可以平衡高速开关与振铃和浪涌。图1是（a）DC-DC转换器威廉希尔官方网站 和（b）半桥部分使用的第4代SiC MOSFET评估板（内置去耦电容）。电感器L、输出电容器Co以及输入大容量电容器是外接的。另外，为了进行比较而使用了第3代SiC MOSFET。

图2是50kHz条件下导通和关断时的VGS、VDS、ID波形（右列波形）。左侧是将导通时（右列波形中绿色虚线包围的区域）的波形放大后的样子。从放大后的波形可以看出，导通时的上升时间Trise非常短，仅有20ns左右。

图3是该DC-DC转换器的效率（左侧）和损耗（右侧）测试结果。从测试结果可以看出，在轻负载（1kW附近）条件下，开关损耗（固定损耗）非常小——这也是第4代SiC MOSFET的特点，所以效率得以显著提高。另外， 在重负载（5kW附近）条件下，与第3代SiC MOSFET相比，第4代SiC MOSFET的损耗降低达15W以上。

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图4是对DC-DC转换器的损耗分解进行理论分析后的结果。已经确认损耗降低了约15W。另外还可以看出，尤其是高边SiC MOSFET的开关损耗和反向恢复损耗PQrr大幅降低，为改善整体损耗发挥了重要作用。

介绍了在电源产品的小型化、降低功耗和提高效率方面具有巨大潜力的碳化硅（SiC）的基本物理特性，以及SiC二极管和晶体管的使用方法及其应用案例。

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