从石器年代到。信息。年代，人类对高功率的寻求从未中止。现在，跟着。人工智能。、电动汽车和可再生能源体系等前沿。科技。的蓬勃发展，电力电子。设备面临的应战日积月累。开关损耗一直是影响电力电子设备功能的要害要素之一，也成了人们对高功率寻求路上的绊脚石。

面临这一应战，虽然电力电子。工程师。们早就把握了理论上可以到达零损耗的ZVS软开关这一秘密武器，但在纷繁复杂的实践运用中，因为寄生。参数。、操控精度、热效应、资料特性等种种要素，仍会不可防止地产生损耗。

在前不久。PowerUP Asia 2024。论坛。的在线研讨会中，Qorvo。高档。产品。运用工程师Mike Zhu。共享了。Qorvo SiC FET在ZVS（零电压开关）软开关技能运用中的杰出体现。。

ZVS也无法防止的损耗是怎样来的？

在传统的硬开关操作中，开关器材在高电压下导通，导致开关损耗显着，这不只下降了功率，还产生了很多的热量。特别是在。高频操作。中，开关损耗会急剧添加，成为约束体系功率和功能的要害要素。为了处理这一问题，软开关技能，尤其是。零电压开关技能。，被开发出来，旨在完成开关元件在无电压或极低电压状态下导通，然后极大程度地削减开关损耗，前进功率。

零电压开关技能依赖于开关器材（如。MOSFET。或。IGBT。）的特性，这些器材在导通时具有较低的。电阻。，而在关断时具有较高的电阻。在ZVS运用中，开关在电压为零或挨近零时导通，这意味着开关的。电流。在导通时不会忽然添加，然后削减了开关损耗。

图1 ZVS软开关波形及不同开关阶段半桥电路的首要能量损耗来历。

图1展示了一个ZVS技能的典型示例。依据其波形图咱们可以看出，虽然ZVS防止了注册损耗，但仍然存在死区时刻，这一阶段会带来死区传导损耗。之后栅极导通，电流得以流过器材，ZVS运用中的首要损耗就产生在这里，这一部分便是。注册损耗。。当器材需求关断时，ZVS运用的关断方法依旧是硬开关式，关断损耗。也就因而产生了。

在零电压开关运用中，功率器材的挑选和规划需求特别考虑到几个要害功能指标，以保证体系在功率、热办理以及全体功能上到达最优。Mike 将其总结为以下几点：

低注册损耗。：在ZVS运用中，器材的注册损耗是首要重视的损耗问题，尤其是在榜首或第三象限操作时。这要求器材在注册时可以敏捷且高效地搬运电流，一起最小化电压和电流的堆叠，然后削减能量损耗。

低关断损耗。：虽然ZVS技能旨在下降注册损耗，但关断过程中的硬开关损耗仍然存在，是第二大损耗来历。因而，器材在关断时应具有快速的电压转化才能和低损耗特性，以削减能量在关断过程中的耗费。

低栅极电荷（Qg）。：ZVS运用因为消除了关断损耗，可以支撑更高的开关频率。较低的栅极电荷意味着在高开关频率下，栅极驱动。损耗更小，特别是在轻负载条件下，这有利于前进功率和体系稳定性。

低时刻相关输出。电容。（Coss）。：输出电容影响电压降至零的速度，然后影响死区时刻。较低的输出电容可以缩短死区时刻，前进占空比，然后向负载运送更高功率，一起有助于完成ZVS条件，削减开关损耗。

低热阻。：功率器材的热阻决议了其在高功率密度运用中散热的功率。低热阻可以有用下降器材的结温，前进器材的热稳定性和牢靠性，然后延伸产品的运用寿命。

SiC FET的改造技能这样完成。TVS。功率提高。

Qorvo SiC FET，作为ZVS技能的改造者，凭仗其共同的规划和资料科学的前进，为电力电子职业带来了史无前例的革新。

图2. SiC MOSFET与用于共源共栅电路SiC JFET的截面比较。

与平面SiC MOSFET比照，Qorvo SiC FET选用了。共源共栅结构。，其中心在于运用了沟槽JFET。这一规划消除了平面SiC MOSFET中存在的沟道电阻，取而代之的是一个低压硅MOSFET的沟道电阻。因为硅资料的导电功能优于SiC，且作业在较低的电压下，因而其导通电阻显着减小，仅占共源共栅器材总电阻的5%-10%。。这一立异规划大幅度下降了器材的导通电阻，使得Qorvo SiC FET在单位面积上的导通电阻比最挨近的SiC MOSFET结构低两倍以上。

图3. Qorvo SiC FET与其他。厂商。的开关器材导通电阻比照。

此外，Qorvo SiC FET还经过其共同的结构规划，进一步优化了开关功能。平面SiC MOSFET在第三象限导通时，体。二极管。压降较高，例如，在零偏置情况下传导30A电流时，压降约为4.8V。而在Qorvo SiC FET中，因为其共源共栅结构，高压。SiC JFET在第三象限导通时一直处于同步导通形式。这使得在栅极偏置为0V且第三象限电流为30A时，Qorvo SiC FET的体二极管压降仅为2.5V。得益于其低沟道电阻和低体二极管压降，Qorvo SiC FET还供给了十分低的时刻相关输出电容（Coss），这使得开关速度大大加速，并有用地缩短了所需的死区时刻。

针对ZVS运用中的另一大损耗来历——。开关损耗。。Mike将Qorvo的U1B半桥模块与其他厂商的SiC MOSFET进行了比照，成果显现在100A电流条件下，Qorvo的器材在关断时的开关损耗比其他厂商的器材低74%。这种功能优势首要归因于Qorvo器材的更快的dV/dt，即电压改变率。

快速的dV/dt可以削减电流和电压的堆叠。，然后下降关断损耗。当运用缓冲器操控电压尖峰和振铃时，这种作用尤为显着。缓冲器可以协助约束电压的上升速度，一起答应更小的栅极电阻，这有利于下降开关损耗。在电动汽车充电站等实践运用中，运用Qorvo器材可以完成更高的功率，更低的结温，以及或许更高的开关频率，然后减小体系尺度和下降本钱。

更小的。芯片。尺度带来许多长处的一起，也添加了热阻。在高功率密度的运用中，有用的散热规划至关重要。Qorvo经过选用银烧结芯片贴装技能，显着提高了其SiC FET的热功能。银烧结技能的导热率是传统焊接技能的六倍，这意味着热量可以更高效地从芯片外表搬运到散热器，然后下降了器材的运转温度，延伸了器材的运用寿命，并提高了全体体系的牢靠性和功率。

结语。

Qorvo SiC FET的立异技能不只在零电压开关（ZVS）运用中展示了杰出的功能，还为电力电子职业带来了显着的功率提高和本钱下降。经过优化规划和资料科学的前进，Qorvo SiC FET在高频、高压操作中体现出色，满意了现代电力电子设备对高功率和高功率密度的需求。无论是在电动汽车、可再生能源体系，仍是在。工业。电机。驱动和数据。中心。电源。等范畴，Qorvo SiC FET都为完成更紧凑、更牢靠的体系规划供给了无限或许。跟着。电气。化和。智能。化的不断推动，Qorvo将继续引领技能立异，助力全球向更可继续的未来跨进。

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