Reduzierung von Schaltverluste durch Siliziumkarbid-MOSFETs bei AFAX POWER

Die Implementierung von SiC-MOSFETs der 3. Generation in AFAX POWER Systemen reduziert die Schaltverluste um durchschnittlich 62% gegenüber IGBT-basierten Designs. Die speziellen Trench-MOSFET-Strukturen zeigen spezifische Leitwiderstände von 15 mΩ·cm² bei 1200V, mit integrierten body-diodes, die Reverse-Recovery-Ladungen von nur 45 nC aufweisen.

Die optimierten Gate-Treiber implementieren active gate-driving mit variablen Gate-Widerständen für unterschiedliche Betriebsmodi: 2,2 Ω für Einschalten, 1,0 Ω für Ausschalten und 8,2 Ω für stationären Betrieb. Dies reduziert die Schaltverluste um weitere 18%.

Die thermische Charakterisierung zeigt Junction-to-Case-Wärmewiderstände von 0,35 K/W, was 40% niedriger ist als bei vergleichbaren Si-IGBTs. Die maximale Sperrschichttemperatur von 175°C ermöglicht höhere Betriebstemperaturen und reduziert die Kühlanforderungen.

Die Schaltfrequenz von 75 kHz ist optimal für das Verhältnis von Schaltverlusten zu Kernverlusten in den magnetischen Komponenten. Die Gesamtsystemeffizienz bei 50kW beträgt 97,2% bei 400V Ausgangsspannung.

Die Zuverlässigkeitstests nach AEC-Q101 zeigen MTBF-Werte über 1,2 Millionen Stunden bei 125°C Umgebungstemperatur, was die Lebensdauer der Leistungselektronik um 65% erhöht.