傾佳電子楊茜為客戶提供BASiC基本股份(BASiC Semiconductor)全國產(chǎn)碳化硅MOSFET和隔離驅(qū)動的真空鍍膜電源設計方案，助力射頻電源業(yè)自主可控和產(chǎn)業(yè)升級！

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用中全面取代進口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！

一、系統(tǒng)架構(gòu)設計

拓撲選擇

主功率拓撲：采用全橋LLC諧振變換器，結(jié)合SiC MOSFET高頻特性，提升效率（>95%）并降低開關損耗。

驅(qū)動電源拓撲：BTP1521P構(gòu)成正激DCDC，搭配隔離變壓器生成驅(qū)動所需的±18V/-4V電源。

關鍵器件選型

主開關管：

B3M013C120Z（1200V/176A，RDS(on)=13.5mΩ）用于高壓側(cè)（全橋拓撲）。

B3M040065Z（650V/67A，RDS(on)=40mΩ）用于低壓側(cè)或輔助電路。

隔離驅(qū)動：BTD5350MCWR（10A峰值驅(qū)動電流，5000Vrms隔離，米勒鉗位功能）。

驅(qū)動電源：BTP1521P（6W輸出，1.3MHz可調(diào)頻率，生成±18V/-4V）。

二、關鍵電路設計

1. 主功率電路（全橋LLC諧振變換器）

諧振參數(shù)：

諧振頻率 fr?=100kHz，設計 Lr?、Cr? 實現(xiàn)軟開關。

變壓器匝比 N=1:10，輸出高壓直流（目標電壓：1-5kV，依鍍膜需求調(diào)整）。

SiC MOSFET配置：

全橋上下管均采用B3M013C120Z，并聯(lián)RC緩沖電路（R=10Ω，C=1nF），抑制電壓尖峰。

輸出整流：采用快恢復二極管（如SiC肖特基二極管）或同步整流方案。

2. 驅(qū)動電路設計

驅(qū)動信號生成：

控制器（如DSP或?qū)Ｓ肞WM IC）生成互補PWM信號，頻率與LLC諧振匹配（100kHz）。

BASiC基本股份(BASiC Semiconductor) BTD5350MCWR配置：

輸入PWM信號經(jīng)RC濾波（R=50Ω，C=100pF）后接入IN+/IN-，抑制高頻干擾。

米勒鉗位（CLAMP腳）接MOSFET門極與源極間肖特基二極管（如BAT54S），增強鉗位效果。

輸出端串聯(lián)10Ω柵極電阻，并聯(lián)1kΩ下拉電阻，優(yōu)化開關速度并防止誤觸發(fā)。

3. 驅(qū)動電源設計（BTP1521P）BASiC基本股份(BASiC Semiconductor)

正負壓生成：

BTP1521P驅(qū)動隔離變壓器（如TR-P15DS23），副邊全橋整流后分壓：

正壓：+18V（通過18V穩(wěn)壓管）。

負壓：-4V（通過4.7V穩(wěn)壓管）。

輸出濾波：正負電源各并聯(lián)10μF電解電容+0.1μF陶瓷電容。

頻率設置：

OSC腳接62kΩ電阻至GND，設定工作頻率 fsw?≈330kHz。

三、保護與監(jiān)控

過流保護：

主回路串聯(lián)電流互感器（CT），信號經(jīng)調(diào)理后反饋至控制器，觸發(fā)PWM關斷。

過壓保護：

輸出電壓經(jīng)電阻分壓采樣，比較器觸發(fā)保護閾值（如5kV）。

驅(qū)動電源監(jiān)控：

BTD5350MCWR的UVLO功能監(jiān)測VCC2，欠壓時關閉驅(qū)動輸出。

溫度保護：

MOSFET安裝散熱器（熱阻<0.5℃/W），溫度傳感器（如NTC）實時監(jiān)測，超溫時降頻或停機。

四、PCB與散熱設計

布局要點：

功率回路（全橋、變壓器、輸出整流）路徑最短，減少寄生電感。

驅(qū)動信號走線遠離高壓區(qū)域，采用屏蔽或地平面隔離。

散熱設計：

SiC MOSFET安裝于銅基板散熱器，強制風冷（風速>2m/s）。

BTP1521P底部散熱焊盤接地平面，通過過孔導熱至背面銅層。

五、性能指標

參數(shù)指標輸入電壓380V DC（三相整流后）輸出電壓1-5kV DC（可調(diào)）輸出功率10kW（峰值）效率>93% @滿載開關頻率100kHz（主功率）隔離電壓5000Vrms（驅(qū)動側(cè)）工作溫度-40°C ~ +85°C

六、驗證與優(yōu)化

功能測試：

空載啟動驗證軟啟動（1.5ms）及輸出電壓穩(wěn)定性。

滿載測試效率、溫升、EMI輻射（需滿足EN 55032 Class B）。

優(yōu)化方向：

調(diào)整LLC諧振參數(shù)（Lr?、Cr?）優(yōu)化軟開關范圍。

優(yōu)化柵極電阻（Rg）平衡開關速度與EMI。

總結(jié)：本設計結(jié)合BASiC基本股份(BASiC Semiconductor)全國產(chǎn)SiC MOSFET的高效特性、隔離驅(qū)動的安全性及定制化電源的穩(wěn)定性，實現(xiàn)高性能真空鍍膜電源，適用于工業(yè)級高精度鍍膜場景。

審核編輯 黃宇