
把SST和碳化硅联系起来,不是因为新技术必须搭配另一个新名词。SST正好把中压、较高开关频率、隔离和高功率密度放在一台设备里,这组要求会迫使设计者重新看功率器件。

中压连接可以通过多个低压单元串联分压,也可以用更高耐压的SiC器件减少串联单元数。前者使用成熟器件,但器件、驱动、辅助电源和控制通道更多;后者可以简化级数,却对高压器件、绝缘和驱动提出更高要求。
SiC较低的开关损耗有助于提高隔离DC/DC频率,中频变压器与部分滤波可以缩小。但更高dv/dt会通过变压器寄生电容产生共模电流,对驱动CMTI、屏蔽、绕组结构和局部放电提出新要求。因此“频率提高,变压器变小”只是设计的开头。
软开关范围、隔离设计、故障旁路、模块均压、热管理、控制与可维护性决定了系统能否长期运行。功率器件是必要环节,却不是全部架构。
芯火元可针对SST原型所需的SiC MOSFET、SiC模块与隔离驱动芯片提供器件层选型支持,具体等级与封装仍需根据每个功率单元的电压、电流和频率确定。
SST里并非每个开关位置都必须使用同一种器件。中压输入单元面对较高阻断电压和快速边沿,中频隔离级关注高频损耗与软开关,低压大电流侧又可能更看重导通损耗。把“全SiC”当成目标,容易忽略不同位置的工况差异。
较好的器件分配方式,是先为每一级建立电压、电流、开关方式、频率和冷却边界,再比较SiC MOSFET、SiC模块与其他器件方案。SiC带来的高频能力只有与低电感封装、合适驱动、中频变压器和绝缘设计配合,才会转化为系统收益。任何一环跟不上,理论优势都会在过冲、温升或EMI整改中被消耗。
资料参考:OSTI/IEEE:A Modular SiC High-Frequency Solid-State Transformer。