用于ANPC拓扑的CoolSiC MOSFET，采用Easy 2B封装带有改进的Si二极管

未来的储能应用将需要能够处理高功率的解决方案。在上一届PCIM期间，英飞凌科技推出了该公司 1200 V 系列的新型 EasyPACK™ 2B 模块。该模块采用 3 级有源 NPC (ANPC) 拓扑，并集成了 CoolSiC™ MOSFET、TRENCHSTOP™ IGBT7 器件和 NTC 温度传感器以及 PressFIT 接触技术引脚。该电源模块适用于储能系统 (ESS) 等快速开关应用。该模块还提高了太阳能系统的额定功率和效率，并支持对 1500 V 直流链路太阳能应用不断增长的需求。

英飞凌的 Easy 系列是一种灵活且可扩展的电源模块解决方案，具有 12 毫米高的无基板封装组合。英飞凌中低功耗产品营销经理 Jens Mielke 指出，Easy Modules 的灵活引脚网格系统非常适合定制布局和引脚排列。“凭借其灵活的引脚网格，我们实现了简单的 PCB 设计并支持特殊的应用要求。非常坚固和可靠的销铆钉连接，包括我们的 PressFIT 销技术，以及金属安装夹确保最高的坚固性，”Mielke 说。

图 1：采用改进型硅二极管的简易 2B 封装（来源：英飞凌）

CoolSiC 技术

碳化硅 (SiC) 是一种具有同素异形体的硅和碳的化合物。碳化硅的优点包括：

带隙为 3.3 eV，而硅为 1.2 eV；

击穿场为 2.2 MV/cm，而硅为 0.3 MV/cm；

热导率为 4.9 W/cm K（硅为1.5 W/cm K）；和

电子漂移速度为 2 107 cm/s，而硅为1 107 cm/s。

由于 SiC 的击穿场高 10 倍，有源区可以做得更薄，并且可以结合更多的自由载流子。结果，电导率显着更高。与双极型 IGBT 相比，碳化硅的材料特性能够实现快速开关单极型器件的设计。基于宽带隙的功率器件（例如 SiC 二极管和晶体管）是电力电子设计的既定元素。与此同时，MOSFET 已被普遍接受为首选概念。基于 SiC 材料的这些优势，SiC MOSFET 正在成为大功率应用的有吸引力的开关晶体管解决方案，例如太阳能逆变器和非车载电动汽车 (EV) 充电器。得益于特殊的沟槽结构，CoolSiC MOSFET 提高了沟道迁移率并提高了栅极氧化层的可靠性。

通过使用最新的 CoolSiC MOSFET 和 TRENCHSTOP IGBT7 技术以及更高的二极管额定值，Easy 模块 F3L11MR12W2M1_B74 设计用于在整个功率因数 (cos φ) 范围内运行。在能量存储应用中，每相单个模块能够提供高达 75 kW 的功率水平。对于太阳能应用，通过每相并联运行两个模块可以达到高达 150 kW 的功率水平。

图 2：Easy CoolSiC™ ANPC 模块支持整个 cos φ 范围（来源：英飞凌）

凭借其改进的引脚定位，该模块还确保了短而干净的换向回路，同时降低了模块杂散电感。其优化布局使 EasyPACK 2B 封装内的 CoolSiC MOSFET 芯片具有出色的热传导性。此外，电源模块支持轻松设计，为逆变器设计提供了高度的自由度。

图 3：新陶瓷材料显着提高了R thJH以实现更大功率（来源：英飞凌）

在过去几年中，有源中点钳位 (ANPC) 拓扑已成为太阳能应用中的主要解决方案，因为它在调制策略（例如脉宽调制 (PWM)）方面具有更高的灵活性，因此，功率因数控制和能量流。英飞凌描述了两种主要方法。在第一种情况下，快速开关器件靠近输入端，传导损耗优化器件靠近输出端。在第二种情况下，靠近输出端使用快速开关器件，而对于所有其他开关，使用传导损耗优化的低静态损耗器件。

审核编辑 黄昊宇