通過并聯SiC MOSFET功率器件,可以獲得更高輸出電流,滿足更大功率系統的要求。本章節主要介紹了SiC MOSFET并聯運行實現靜態均流的基本要求和注意事項。
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1
靜態電流不平衡率

2
影響靜態電流不平衡率的因素
影響靜態電流不平衡率的主要因素有器件通態壓降VDS(on)、主回路阻抗和溫度。
通態壓降VDS(on)引起的穩態電流(di/dt≈0)不均衡如圖1所示。為了減小這種電流不均衡,并聯器件的VDS(on)應盡可能接近,例如采用同一批次或者特別挑選的器件。

圖1:VDS(on)引起的穩態電流(di/dt≈0)不均衡
以兩個SiC MOSFET器件并聯為例,其rDS(on)分別為r1和r2,那么其導致的靜態電流不平衡率如下式(2)所示:
并聯時VDS(on)1=VDS(on)2,式(2)可變為:
假設通態電阻相差10%,也即r2=1.1r1,通過上式可以算得其靜態電流不平衡率為4.8%。
實際應用中,為了滿足預想的靜態電流不均衡率(比如5%),可以根據式(3)反推其通態電阻差異Δr(或通態壓降差異ΔVDS(on)),然后根據出廠測試報告來挑選適合并聯的器件。
主電路阻抗不僅影響靜態電流均衡,也影響動態電流均衡。主電路不對稱連接如圖2所示,與之相對應的圖3為對稱布局。
圖2:主回路不對稱布局(ID1

圖3:主回路對稱布局(ID1=ID2)
溫度不僅影響靜態電流均衡,也影響動態電流均衡。溫度會影響SiC MOSFET的通態電阻rDS(on),通態電阻主要包括溝道電阻、JFET電阻和漂移層電阻。溝道電阻具有負溫度特性,而JFET電阻和漂移層電阻具有正溫度特性,器件整體的通態電阻在高于常溫時呈現正溫度特性。隨著SiC MOSFET溫度的升高,通態電阻增大,流過的電流減小。通態電阻的這種正溫度特性會抑制并聯連接的電流不平衡。
3
并聯降額
當功率模塊并聯時,可以使用如下公式計算降額率:

其中n為并聯模塊的數量,δ為靜態電流不均衡率。
例如,當一個模塊的額定電流值是600A,3并聯,電流不平衡率δ=15%(在上述公式中δ=0.15),根據公式(4),可以得到降額率為17.4%,降額電流值=3×600A×0.174=313.2A。那么降額后的總電流值如下:3×600-313.2=1486.8A。
當電流不平衡率為15%時,并聯模塊數量和降額率之間的關系如圖4所示:
圖4:并聯模塊數量和降額率之間的關系(電流不平衡率為15%)
<關于三菱電機>
三菱電機創立于1921年,是全球知名的綜合性企業。截止2025年3月31日的財年,集團營收55217億日元(約合美元368億)。作為一家技術主導型企業,三菱電機擁有多項專利技術,并憑借強大的技術實力和良好的企業信譽在全球的電力設備、通信設備、工業自動化、電子元器件、家電等市場占據重要地位。尤其在電子元器件市場,三菱電機從事開發和生產半導體已有69年。其半導體產品更是在變頻家電、軌道牽引、工業與新能源、電動汽車、模擬/數字通訊以及有線/無線通訊等領域得到了廣泛的應用。










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