碳化硅 MOSFET能显著提升高频感应加热效率

2021-04-19 14:10:17 47


高频感应加热是利用电磁感应原理对工件进行加热的,其功率密度在被加热工件内的分布可方便地通过频率的选择和感应圈的合理设计而得到。因受电子开关元件的制约,高频感应加热电源一直采用电子管振荡结构,不仅效率低、体积大、成本高,而且存在高压危险。


随着电力电子器件的发展,MOSFET、IGBT、SiC等新型开关器件相继出现,为高频感应加热电源的小型化、高效率提供了元件基础。SiC MOSFET以其工作频率高、低导通、开关损耗低等优点,是高频感应加热电源最有前途的半导体器件。


图1:高频感应加热电源原理框图


图1所示是高频感应加热电源原理框图,其中功率逆变电路使用的功率模块运行开关频率决定了整机的效率和体积。为了尽可能的提高电源的效率、减小体积,需要使功率器件运行在较高的开关频率,同时减小导通和开关损耗。


CREE公司推出的新型SiC MOSFET具有运行频率高、导通损耗低等优点,非常适合应用在感应加热设备中,提高开关频率、减小滤波器件电抗器、电容的体积、增大整机效率。有效帮助感应加热设备厂商推出新一代高频、高效、小体积的产品。


图2:CREE SiC MOSFET管芯发展


图2所示为CREE在SiC领域不断推陈出新,迄今为止已经推出了第三代SiC MOSFET管芯,相比第一代管芯,最新一代的SiC MOSFET管芯面积已经缩小至42%,从而大大减小了导通阻抗,降低导通损耗。


图3:同等条件下SiC MOS与Si MOS效率对比


图3所示为在相同的测试条件下,使用SiC MOS与Si MOS测试的样机效率对比,从图表中可以看到,相同的母线电压和开关频率,随着功率的不断增加,使用SiC MOS可以显著的提高设备的效率、降低产品损耗。


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