基于SiC MOSFET的功率模块

SiC MOSFET摸块的体二极管反向恢复电荷低于Si MOSFET模块，但是相比SiC Schottky二极管仍然稍逊一筹。随着对于新款宽带隙组件开关性能需求的不断提升，对于换向过程性能的要求也越来越高。分流输出拓扑为降低导通损 耗，提升交叉传导抑制又新添了一款出色的工具。
标准半桥拓扑的局限性：
功率模块中采用的标准半桥拓扑（参见图1）对于快速开关应用而言，存在一定的缺陷性。 体二极管的反向恢复电流:
如果将体二极管用于续流，那么体二极管的反向恢复电流会导致开关损耗增加（请参见图2-1）。SiC MOSFET的反向恢复电荷(QRR)性能远远优于Si MOSFET模块。但是对于大于50 kHz的高频率应用仍然过高。反向电流会导致SiC MOSFET模块导通损耗升高。
输出电容：
SiC-MOSFET的输出电容相对较高。在低电感环境中，主动式MOSFET必须导通该器件原先已经关断的电容性负载。从而导致导通损耗和EMI升高。
交叉传导：
SiC MOSFET专为超快速开关应用而设计，这种设计会引起半桥配置中导通时出现高dVdt。输出端电压在高压侧MOSFET导通时从直流负电压变为直流正电压。这种高dVidt会通过低压侧MOSFET的漏极和栅极之间的寄生电容(参见图2-3)在低压恻MOSFET的栅极叠加尖峰电压从而触发寄生导通。从而引起大量额外损耗。 引入分流输出拓扑：
此处的技术理念是分离正半波和负半波的换向电路，如果是在双向直流-直流电路中，则分离正向和反向转换电路。半桥被分为一个正和一个负BUCK电路（参见图3）。
换向回路仍然保持低电感，然而通过外部互连产生的电感，以及与输出端连接的选配电感使得低压侧和高压侧MOSFET相分离。这种电感有助于克服半桥电路本身的局限性。 分流输出使得配备外加sic-极管的MOSFET体二极管的作用无效。与采用SiMOSFET的配置相比，SiC MOSFET体二极管的电压降高于SiC二极管。SiC二极管吸收反向电流，并阻止SiC-MOSFET的体二极管产生任何反向恢复电荷。分流输出端的电感（图4）使得高压侧与低压侧MOSFET断开。
如果是SiC MOSFET，那么外部互连的寄生电感就已经减弱了输出电容的负面作用和交叉导通。导通时，SiC MOSFET只需要面对极低QRR的sic-极管。关断时，换向回路通过sic二极管和电容来关断该回路具有低电感特性。
同步整流：
在高效能应用中，通过MOSFET的反向同步导通，降低电压降，使得体二极管的续流效率提高。这种运作模式在分流输出拓扑中也可实现，在分流输出拓扑中，输出端电感极低，甚至只存在寄生电感。这种模式为工程师们提供了根据sic二极管的脉冲电流限制，缩小二极管尺寸的机会。输出电感还能够将MOSFET中的反向导通延迟几纳秒。
采用分流输出技术的SiC功率模块解决方案：
分流输出的优点激发了一种全新的产品定义，这种定义充分利用这设计理念。
采用分流输出实现2电平工作的模块配置：
将三个正极和负极BUCK电路组合在个模块中（参见图5）从而能够满足大量应用需求。 三个电路并未互相连接，可作为单独电路灵活使用，而且还可配备分流电阻实现电流感应功能。集成直流电容器提供关断速度小于10纳秒的高关断速度开关所需的低电感。这种配置还可以作为以下装置使用：