基于光伏逆变器应用碳化硅（SiC）二极管结温Tj验算方法详解；-电子发烧友网

【博主简介】本人“爱在七夕时”，系一名半导体行业质量管理从业者，旨在业余时间不定期的分享半导体行业中的：产品质量、失效分析、可靠性分析和产品基础应用等相关知识。常言：真知不问出处，所分享的内容如有雷同或是不当之处，还请大家海涵。当前在各网络平台上均以此昵称为ID跟大家一起交流学习！

光伏技术作为一种可再生能源利用技术，已经成为世界各国重点发展的领域之一。而碳化硅作为一种先进材料，具有高热导率、高耐高温等优点，正逐渐在光伏领域得到广泛应用。光伏电池是将太阳能转化为电能的装置，而碳化硅作为光伏电池的基底材料，具有热导率高、耐高温等特性，能够有效地提高光伏电池的散热性能，减少光伏电池工作温度的上升从而提高光伏电池的效率和寿命。

光伏逆变器往大功率方向发展，碳化硅是提升效能的不二之选，那么碳化硅在光储逆变器中如何应用，并逐步替代发展？所以，随着光伏组件功率的增大，电路需求的电流值也越来越大，掌握了结温计算方法，可以更好地帮助完成功率器件的热设计。

逆变器是光伏发电的重要组成部分，早在光伏产业初期，也就是逆变器开发初期，SiC SBD就已经开始在逆变器上使用，现如今不光是SiC SBD器件，随着价格日益降低，SiC MOSFET 也开始逐渐被逆变器厂家所接受。所以，本章节我主要跟大家分享的是SiC 器件的VF的计算，以及在逆变器上的应用损耗评估。

一、VF计算方法

SBD的VF值可视作两部分，分别是肖特基结压降（势垒压降）VT和导通电阻压降Vr，其中VT大小与通过的电流无关，表现为负温度系数，与器件材料本身有关，Vrt与器件流过的电流IF成正比，与导通阻抗Rt成正比，Rt随着温度增大而增大，表现为正温度系数，

VFT=VT+Vrt;

Vrt=If*RT

VT=A+（-B*Tj）

RT=C+Tj*D

A,B,C,D为常数，不同厂家相关计算常数有所不同，以C公司1200V20A芯片为例，VFT参数计算如下图所示，Cxx20120H计算公式。

二、二极管损耗Eloss计算方法

SBD没有反向恢复损耗，所以功率损耗有三部分：

1、导通压降VF带来的导通损耗Evf，

2、开关损耗Es，所以开关损耗主要为电容C的充放电发生的损耗。

3、漏电损耗，由于漏电量很小，一般可以忽略不计

所以计算公式如下：

Eloss=Evf+Es

Evf=IF*VF

Es=Ec*f

Ec 为单次充放电的损耗，一般规格书中会给出相关曲线，如图3，由于C值与电压VR成正比，所以电压越大，Ec的损耗越大。其中f为开关频率。

结温计算如下图所示，Tj=Eloss*Rjc+Tc

三、模拟计算Tj：

可以进行先预估，后验算的方法来评估Tj，为了模拟计算二极管在拓扑中的工作损耗，我们以常规光伏应用搭建一个系统平台，目前市面上的逆变器最大输入电压兼容到1100V，PV输入200-950V，输入MPPT电压升压后的平台设定在630V，当PV电压输入小于630V时，Boost会开始工作，将电压抬高到630V,当PV输入大于等于630V时，二极管直通，输入等于输出母线，PV输入电压与母线电压关系如下图所示。