ZHCU677C June 2019 – July 2022
2.3.5.2 SiC MOSFET 和二极管损耗
由于功率级中使用 SiC，因此体二极管仅在死区时间导通，造成零电压开关 (ZVS)。在所有其他情形中，SiC 的通道被打开以传导电流。初级侧的峰值电流通过Equation19 计算得出。在此公式中：
- 漏电感为 32µH
- 相移为 23 度
- N 为初级与次级匝数比，为 1.6
- n 为次级与初级匝数比，为 0.625
流经初级侧开关和二极管的电流的 RMS 值和平均值通过Equation20 和Equation21 计算得出。在这些公式中，Il 等于 Ip，因为占空比以 0.5 工作。
一个开关周期内开关电流的 RMS 值通过图 2-21 计算得出。二极管在开关周期内只导通一小段时间，如导致 ZVS 的死区时间。此应用选择的死区时间为 200ns。
从 SiC MOSFET 的数据表得出，所施加栅极电压波形对应的漏源电阻值。该值约为 20mΩ。体二极管上的正向压降为 4.2V。四个初级侧 FET 上的导通损耗可通过Equation22 计算得出：
同样地，通过使用Equation23 和Equation24 对初级侧 RMS 电流与变压器匝数比来计算次级侧 FET 上的导通损耗。次级侧 MOSFET 的导通电阻约为 33mΩ。
图 2-21 用于计算电流 RMS 值的开关电流波形为了计算开关损耗，使用制造商提供的开关损耗曲线。图 2-22 和图 2-23 显示了制造商提供的初级侧和次级侧 FET 的开关损耗曲线。
图 2-22 C3M0030090K 损耗曲线
图 2-23 C3M0016120K 开关曲线由于 FET 在零电压下导通，因此仅使用关断损耗系数来计算开关损耗。考虑使用次级侧 MOSFET 来说明开关损耗的计算。在电压为 600V 的双脉冲测试期间表征这些曲线。从图中可以推断出，在 50A 时，关断能量约为 0.18mJ。利用Equation25 中的该信息，获得开关损耗的值。
在Equation25 中，Vout 是 500V 时的最大次级电压，Ipk_sec 是约为 35A 时的次级侧中的最大电流，Fs 是开关频率，Eoff_sec 是关断损耗系数，而 Vnom 和 Inom 都是从数据表中获得。同样地，初级侧的关断损耗通过Equation26 计算得出。
所有八个开关上的初级侧和次级侧中的总关断开关损耗为 36W。除了这些损耗外，初级侧的两个开关在非零电压下导通，从而导致导通期间存在开关损耗。这是因为此时电感存储的能量 (0.5 Li2) 不足以对 MOSFET 输出端的电容能量 (0.5 CV2) 进行充分放电。这些损耗的计算方式与之前的相同，但采用了导通损耗系数。这两个开关上的这些损耗约为 24W。
