由于硅碳化物(SiC)。MOSFET。器材具有高电压才能、较低的导通电阻、高温操作的耐受性以及相关于硅更高的功率密度等固有特性，越来越遭到。电力体系。规划师的喜爱。因而，依据SiC的变换器和。逆变器。是电池驱动的电动车(BEVs)、可再生能源以及其他对功率要求极高运用的最佳挑选。

意识到这些改善的特性，规划师需求运用牢靠的东西和办法来预算损耗，以确认适宜的冷却体系，并终究影响全体功率。在2024年亚太。电力电子。会议(APEC)上宣布的一篇论文提出了一种依据对能量损耗特性的非线性拟合操作的损耗预算模型。研讨标明，运用这种办法与依据线性近似的最常见数值技能比较，能够明显进步猜测的精确性。

器材级模型与体系级模型：优缺点。

预算损耗有两种不同的模型。

器材级模型旨在开发一个广泛的MOSFET器材数学开关模型，考虑比如。电容。、电导率、体。二极管。反向恢复以及与封装和布局相关的寄生电感等。参数。，运用数据手册。信息。或直接丈量。在特定的SiC MOSFET状况下，这些东西已被精粹，以考虑更宽的温度操作规模和更高的频率才能。

一般来说，所出现的模型一般表现出较高的复杂性，并依靠于器材参数，这些参数应经过丈量来确认，由于它们并不总是可在供货商的数据手册中取得。因而，提出了依据现有数据手册参数的修正模型。例如，讨论了断电容的线性化及其对损耗猜测精度的影响，特别是在零电压开关(ZVS)拓扑方面，运用了在数据手册中显现的有限信息。

相反，体系级模型则与运用严密相关，运用MOSFET制造商供给的数据手册或试验成果。但是，由于。半导体。供货商供给的信息或许既不翔实也不代表全体SiC MOSFET的操作条件，损耗核算模型的构建办法是经过低复杂度函数对输入数据进行插值，以捕获各种测验条件的组合。Onsemi的Elite Power。 Sim。ulat。or。和Wolfspeed的SpeedFit™规划。模仿。器是依据这种办法的两个示例。

总归，器材级模型因对器材开关行为的杰出描绘而适当精确，适用于各种操作条件而不受约束。无论如何，模型的复杂性由于其核算成本和预算寄生元件所需的额定特征化而构成了应战。

体系级模型答应规划师在所需精度和核算成本之间到达可接受的权衡。在任何状况下，运转体系级模型需求制造商的试验数据集，这些数据集来自SiC供货商规划的特定。电源电路。布局。此外，寄生参数如杂散电感和电容对终究用户不可用。一切这些都加重了由于线性近似例程处理有限数据手册信息而导致的功率变换器能量损耗的高估。

多项式和样条插值。

参阅文献中主张的办法对数据集的数值进行操作，以履行或许包含多项式或样条插值的特定拟合进程，然后许诺供给更精确的能量损耗预算。虽然作者在一个特定架构中调试了该办法，即Wolfspeed开发的包含SiC MOSFET C3M0032120Jl的半桥装备评价板，但该办法依然适当通用。

更详细地说，依据双脉冲测验(DPT)对这些SiC器材进行了特征化，以试验性地重现输入数据集，然后运转损耗模型并考虑评价板的固有寄生参数。最终一步是直接基准测验，将Wolfspeed生成的数值与所提出的损耗模型得出的成果进行比较。

趁便提一下，样条插值是一种强壮的数值。算法。，用于经过给定数据点集使曲线润滑。样条插值有助于躲避高阶多项式插值的圈套，这种插值有时导致过度的振动行为，因而在某些较小区间内对输入数据的图形表明不同。样条插值经过运用复合多项式(样条)而不是界说在整个感兴趣区间的一次高阶多项式来防止振动。常见的样条类型包含线性、二次和三次样条。三次样条特别受欢迎，由于它们供给了润滑性和灵活性。

新提出的损耗模型。

图1展现了所主张办法的流程图。值得注意的是，该模型相同适用于其他功率器材，无论是硅基仍是。氮化镓。(GaN)。

在挑选方针SiC器材后，注册(Eon)和关断(Eoff)开关能量损耗作为漏电流ID和结温Tj的函数进行试验确认，关于给定的漏源电压VDS;这在可用的状况下也能够运用数据手册信息进行。在实际操作中，关于1200V SiC MOSFET，大多数数据手册在Tj等于25°C时显现Eon和Eoff与ID在600V和800V下的曲线。不同的是，Eon和Eoff与Tj的特性仅在VDS=800V和固定ID下进行表征，一般与最大接连漏电流相吻合。

关于导通损耗，导通。电阻。RDS(on)是其依靠的参数，以栅源电压Vgs、ID和Tj表明，Vgs由挑选适宜的。栅极驱动。器来设定。输入数据集经过增加典型的体二极管。电流。-电压特性(I。SD。, VSD)在第三象限(反导游通区)进行弥补，一般在三个不同的Tj值下供给。更详细地说，在25°C和最大答应结温Tjmax下的特性在特定运用施加的操作规模内进行线性化。该进程使得能够辨认零电流下的电压Vt0以及在两个Tj值下二极管的动态电阻Rd。

经过施行非线性插值，包含多项式或样条办法，能够改善特征曲线的形状，使得能量损耗预算比最常见的线性插值更为精确。之后，依据特定功率变换器的直流衔接电压(V。DC。)、Tj和与开关及体二极管相关的电流特性，所开发的模型评价总导通损耗(包含。晶体管。开关和体二极管的损耗)以及晶体管开关损耗。例如，晶体管的开关损耗(下标“t”)和体二极管的开关损耗(下标“d”)能够表明为：

Pcond,t = RDS(on) * I2。rms。,t 和 Pcond,d = Vt0 * Iav + Rd * I2rms,d，其间两个Irms表明晶体管和二极管电流的均方根值，而Iav表明均匀电流。作为示例，图2展现了在VDC=600V和Tj=28ºC下，Eon和Eoff曲线与ID的联系，并比较了线性插值、多项式插值与试验数据。

比较剖析与定论。

为了验证所提出的损耗模型，Plexim的PLECS(分段线性电气。电路仿真。)东西被用作参阅。该东西代表了依据能量损耗特性的线性近似的常见数据集。经过运用PLECS履行DPT、所提出的损耗模型和试验生成的数据所取得的Eon和Eoff成果在图3的表格中进行了总结。详细而言，考虑了四种状况，包含不知道的VDC(700V)、ID(34A、36A)和Tj(53°C)值，其间在试验数据会集不可用任何信息。

也考虑了不知道值的不同组合，以查询对开关能量丢失成果的特定或归纳影响。的确，与当时文献和用于功率电子规划的数值东西在处理SiC器材数据手册中有限信息时所履行的最常见线性近似不同，所提出的损耗模型显现出在一切考虑的操作条件下均达成了更低的预算差错。

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(责任编辑：社会)