使用1.7 kV SiC MOSFET为工业和太阳能应用提供辅助电源.pdf
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本文档介绍了一种 63W 辅助电源的设计和性能，这种辅助电源采用 1.7 kV 碳化硅（SiC）MOSFET，具有较宽的输入
电压范围，适用于工业和太阳能应用。该评估板旨在评估 MSC750SMA170B 的性能，以方便使用。
本文档主要面向那些想要使用 MSC750SMA170B 打造针对辅助电源应用的低成本、高性能离线开关电源（Switch
Mode Power Supply，SMPS）的用户群体。本文档提供了相关设计细节，其中包括器件选型、确定控制参数以及变压
器和硬件设计。
辅助电源是电源转换器的重要组成部分，电源转换器用于将高压直流母线电源转换为低压电源，从而为控制电路、检
测电路和冷却风扇等供电。具有电流隔离功能的低功率（<100W）电源转换器是工业和光伏（PV）应用中最重要的组
件之一。由于直流链路电压间存在差异，因此许多辅助电源必须可在较宽的输入电压范围内工作，通常为 250V 至
1000V。为了确保电源转换器系统的整体可靠性，该转换器必须采用简单拓扑，并且元件数量不能太多。
此类低功耗 DC-DC 转换器的普遍选择是单开关反激式拓扑，因为其结构简单、元件数量少、成本低。但是，由于功率
开关器件上存在高峰值电压，因此在辅助电源应用中使用硅 MOSFET 会带来许多挑战。例如，当输入电压为最大值 1
kV 时，由于存在次级侧反射电压和变压器泄漏电感电压，开关器件上的峰值电压很容易会超过 1.2 kV，进而迫使用户
使用 1.5 kV-2 kV 的器件。
高压硅 MOSFET 的选择有限，并且特定导通状态电阻远高于低压 MOSFET，这会导致转换器效率降低和冷却设计复杂
化。此外，由于资源有限，高压硅 MOSFET 的成本明显更高。为了利用额定电压较低的硅 MOSFET，可以使用双开关
反激式拓扑或其他拓扑，但设计复杂度和元件数量会明显提升，进而导致可靠性降低和设计成本增加。
下图给出了采用 1.7 kV SiC MOSFET、面向辅助电源应用的单开关反激式转换器的拓扑。
在需要宽输入电压范围的辅助电源应用中使用单开关反激式拓扑时，1.7 kV SiC MOSFET 是绝佳选择。1.7 kV 击穿电压
为 1 kV 输入电压留出了充足的电压裕度。1.7 kV SiC MOSFET 的特定导通电阻远低于高压硅 MOSFET，因此可在相同
封装中实现更小的芯片尺寸和更低的导通电阻。此外，更小的芯片尺寸还会显著降低开关损耗。选择 1.7 kV SiC
MOSFET 可以提高辅助电源的开关频率，从而减小变压器的尺寸和重量。
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