傾佳電子楊茜以NB500系列輸入功率29KVA的逆變焊機(jī)應(yīng)用為例做國產(chǎn)SiC碳化硅模塊BMF80R12RA3和英飛凌高頻IGBT模塊FF150R12KS4的模擬損耗仿真對比：

傾佳電子楊茜致力于推動國產(chǎn)SiC碳化硅模塊在電力電子應(yīng)用中全面取代進(jìn)口IGBT模塊，助力電力電子行業(yè)自主可控和產(chǎn)業(yè)升級！

傾佳電子楊茜咬住SiC碳化硅MOSFET功率器件三個必然，勇立功率半導(dǎo)體器件變革潮頭：

傾佳電子楊茜咬住SiC碳化硅MOSFET模塊全面取代IGBT模塊的必然趨勢！

傾佳電子楊茜咬住SiC碳化硅MOSFET單管全面取代IGBT單管的必然趨勢！

傾佳電子楊茜咬住650V SiC碳化硅MOSFET單管全面取代SJ超結(jié)MOSFET和高壓GaN 器件的必然趨勢！

技術(shù)說明：BASiC-BMF80R12RA3（SiC MOSFET模塊）替代Infineon-FF150R12KS4（IGBT模塊）

一、深度技術(shù)優(yōu)勢分析（BASiC-BMF80R12RA3 SiC MOSFET模塊）

更低的導(dǎo)通損耗

RDS(on)@25°C僅15mΩ（BMF80R12RA3），而IGBT的飽和壓降為3.2–3.7V@150A（FF150R12KS4）。

導(dǎo)通損耗公式：

SiC MOSFET模塊：Pcond=I2×RDS(on)

IGBT模塊：Pcond=I×VCE(sat)

以80A負(fù)載為例：

SiC模塊導(dǎo)通損耗：802×0.015=96?W802×0.015=96W

IGBT模塊導(dǎo)通損耗：80×3.5=280?W80×3.5=280W
SiC導(dǎo)通損耗僅為IGBT的34%。

更低的開關(guān)損耗

SiC MOSFET模塊的Eon + Eoff@80A僅43.5μJ（BMF80R12RA3），而IGBT模塊的Eon + Eoff@150A高達(dá)25.5mJ（FF150R12KS4）。

高頻下（如50kHz），開關(guān)損耗占主導(dǎo)，SiC的快速開關(guān)特性可顯著降低總損耗。

更高的工作溫度能力

SiC模塊的最高結(jié)溫175°C（BMF80R12RA3），IGBT模塊僅支持125°C（FF150R12KS4），高溫環(huán)境下可靠性更優(yōu)。

更優(yōu)的反向恢復(fù)特性

SiC MOSFET模塊體二極管的反向恢復(fù)電荷Qrr僅38.9μC（BMF80R12RA3），而IGBT模塊配套二極管的Qrr高達(dá)24μC@125°C（FF150R12KS4），反向恢復(fù)損耗更低。

二、NB500系列逆變焊機(jī)（29KVA）損耗仿真對比

假設(shè)逆變焊機(jī)參數(shù)：

輸入功率：29kVA（等效輸出電流約240A @ 120V）

開關(guān)頻率：50kHz

負(fù)載率：60%

1. 導(dǎo)通損耗對比

模塊導(dǎo)通損耗公式計算結(jié)果（單管）總損耗（雙管并聯(lián)）

BMF80R12RA3（SiC模塊）1202×0.0151202×0.015 216W 432 W

FF150R12KS4（IGBT模塊）120×3.5120×3.5 420W 840 W

2. 開關(guān)損耗對比

模塊單次開關(guān)能量（Eon+Eoff）總開關(guān)次數(shù)/周期總開關(guān)損耗（50kHz）

BMF80R12RA3（SiC模塊）43.5μJ2（半橋）43.5×10?6×50,000×2=4.35?W43.5×10?6×50,000×2=4.35W

FF150R12KS4（IGBT模塊）25.5mJ2（半橋）25.5×10?3×50,000×2=2,550?W25.5×10?3×50,000×2=2,550W

3. 總損耗對比

模塊總導(dǎo)通損耗總開關(guān)損耗合計總損耗效率提升（相比IGBT）

BMF80R12RA3（SiC模塊）432 W 4.35 W436.35 W 82.4%

FF150R12KS4（IGBT模塊）840 W 2,550 W3,390 W

三、結(jié)論

技術(shù)優(yōu)勢總結(jié)

SiC MOSFET模塊在高頻、高溫、高能效場景下顯著優(yōu)于IGBT模塊，尤其適合逆變焊機(jī)的高開關(guān)頻率需求。

其低導(dǎo)通電阻、快速開關(guān)特性可將系統(tǒng)效率提升至97%以上，而IGBT模塊系統(tǒng)效率僅約90%。

應(yīng)用建議

在NB500系列逆變焊機(jī)中，采用BMF80R12RA3可減少散熱設(shè)計壓力，降低總損耗約2.9kW，顯著提升功率密度和可靠性。

需注意SiC模塊的驅(qū)動電路需匹配高開關(guān)速度（如±18V/-4V門極電壓），并優(yōu)化布局以降低寄生電感。

BASiC基本股份針對SiC碳化硅MOSFET模塊多種應(yīng)用場景研發(fā)推出門極驅(qū)動芯片，可適應(yīng)不同的功率器件和終端應(yīng)用。BASiC基本股份的門極驅(qū)動芯片包括隔離驅(qū)動芯片和低邊驅(qū)動芯片，絕緣最大浪涌耐壓可達(dá)8000V，驅(qū)動峰值電流高達(dá)正負(fù)15A，可支持耐壓1700V以內(nèi)功率器件的門極驅(qū)動需求。

BASiC基本股份低邊驅(qū)動芯片可以廣泛應(yīng)用于PFC、DCDC、同步整流，反激等領(lǐng)域的低邊功率器件的驅(qū)動或在變壓器隔離驅(qū)動中用于驅(qū)動變壓器，適配系統(tǒng)功率從百瓦級到幾十千瓦不等。

BASiC基本股份推出正激 DCDC 開關(guān)電源芯片BTP1521xx，該芯片集成上電軟啟動功能、過溫保護(hù)功能，輸出功率可達(dá)6W。芯片工作頻率通過OSC 腳設(shè)定，最高工作頻率可達(dá)1.5MHz，非常適合給隔離驅(qū)動芯片副邊電源供電。

對于驅(qū)動負(fù)壓供電的需求，BASiC基本股份提供電源IC1521系列和配套的變壓器以及驅(qū)動IC BTL27524或者隔離驅(qū)動BTD5350系列。

最終推薦：在NB500系列 29kVA逆變焊機(jī)中，基本股份BASiC-BMF80R12RA3 SiC MOSFET模塊是更優(yōu)選擇，可顯著提升能效與系統(tǒng)壽命。

審核編輯 黃宇