基于国产碳化硅SiC MOSFET的高效热泵与商用空调系统解决方案

基于BASIC Semiconductor基本半导体股份有限公司 碳化硅SiC MOSFET的高效热泵与商用空调系统解决方案

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倾佳电子（Changer Tech）-专业汽车连接器及功率半导体(SiC碳化硅MOSFET单管，SiC碳化硅MOSFET模块，碳化硅SiC-MOSFET驱动芯片，SiC功率模块驱动板，驱动IC)分销商，聚焦新能源、交通电动化、数字化转型三大方向，致力于服务中国工业电源，电力电子装备及新能源汽车产业链。

倾佳电子杨茜致力于推动国产SiC碳化硅模块在电力电子应用中全面取代进口IGBT模块，助力电力电子行业自主可控和产业升级！

倾佳电子杨茜跟住SiC碳化硅MOSFET功率器件三个必然，勇立功率半导体器件变革潮头：

倾佳电子杨茜跟住SiC碳化硅MOSFET模块全面取代IGBT模块和IPM模块的必然趋势！

倾佳电子杨茜跟住SiC碳化硅MOSFET单管全面取代IGBT单管和高压平面硅MOSFET的必然趋势！

倾佳电子杨茜跟住650V SiC碳化硅MOSFET单管全面取代SJ超结MOSFET和高压GaN 器件的必然趋势！

一、行业挑战与SiC技术优势

商用空调与热泵系统正朝着高效化、高频化和小型化方向发展，传统IGBT器件因开关损耗高、热管理压力大等问题逐渐成为系统瓶颈。碳化硅（SiC）MOSFET凭借其宽禁带特性，在高温工况下仍能保持优异的电气性能：

开关损耗降低40%：1200V SiC MOSFET的开关频率可达IGBT的3倍以上，显著提升系统功率密度；

耐高温能力：SiC器件结温可达175℃，支持在80℃散热器温度下长期稳定运行；

系统效率提升：在11kW输出时，SiC方案整机效率达97.73%，较IGBT方案（97.01%）提升0.72个百分点。

二、核心器件选型与技术分析

1. 主功率模块：BMS065MR12EP2CA2

关键参数：1200V/25A，RDS(on)65mΩ（@VGS=18V）；

封装创新：采用Pcore™12封装，集成三相PFC+逆变功能，内置NTC热敏电阻，支持实时温度监控；

实测表现：在11kW输出时，模块总损耗仅249.47W（整流+逆变），最高结温134.89℃，显著优于IGBT模块（总损耗329.09W，结温126.99℃）。

2. 分立器件：B3M040120Z（第三代SiC MOSFET）

FOM优化：较第二代产品（3600mΩ·nC）降低5.6%，动态损耗减少18%；

高温稳定性：RDS(on)在175℃时仅上升至常温值的1.3倍，优于沟槽栅竞品（如IMZA120R040M1H，高温RDS(on)上升1.6倍）；

双脉冲测试：在800V/40A条件下，总损耗826μJ，较C3M0040120K（861μJ）降低4%。

三、驱动与电源解决方案

1. 驱动方案：BTD5350MCWR+隔离变压器TR-P15DS23-EE13

米勒钳位功能：通过低阻抗路径快速泄放门极电荷，实测中可将下管VGS峰值从7.3V抑制至2V，彻底避免SiC MOSFET误开通风险；

集成化设计：驱动板BSRD-2423-ES01支持双通道10A峰值电流输出，兼容24V/5V输入，简化系统布局。

2. 辅助电源：反激控制芯片+SiC MOSFET B2M600170H

高可靠性设计：采用1700V SiC MOSFET作为原边开关管，耐压裕量充足，支持150W输出功率；

频率可编程：工作频率最高500kHz，搭配EE13铁氧体变压器，实现92%以上转换效率。

四、仿真与实测性能对比

指标BMS065MR12EP2CA2（SiC）FP35R12N2T7_B67（IGBT）优势对比

11kW总损耗 249.47W 329.09W 降低24%

热设计更宽松

系统效率97.73% 97.01% 提升0.72

开关频率（逆变侧）40kHz 20kHz 翻倍

五、方案推荐理由

全链路效率提升：从PFC整流到三相逆变，SiC方案整体损耗降低20%以上，助力系统能效突破98%；

高频化与小型化：支持40kHz高频开关，磁性元件体积减少50%，适用于紧凑型商用空调热泵设计；

高可靠性保障：内置NTC温度监控、米勒钳位功能及软启动机制，确保系统在-40~125℃环境下稳定运行；

成本效益优化：尽管SiC器件初期成本已经与进口IGBT模块相当，系统寿命周期内节省的能耗与维护费用更有优势。

六、快速实现商空热泵产品升级，抢占高效节能市场先机

基本股份BASIC Semiconductor的SiC MOSFET解决方案通过器件创新（如Pcore™封装、第三代平面栅工艺）与系统级设计（驱动、电源配套），为商用空调和热泵提供了高效、可靠的电力电子核心。其仿真与实测数据表明，该方案在效率、热管理和频率性能上全面超越传统IGBT方案，是下一代绿色节能系统的理想选择。

推荐场景：

高功率密度商用变频空调

低温热泵供暖系统

工业级高频逆变器

光伏储能一体化设备

通过采用此方案，客户可快速实现产品升级，抢占高效节能市场先机。

审核编辑 黄宇