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一种基于时域解析模型的数字实时计算算法在6.6-kW 300-kHz SiC便携式电动汽车双向CLLC同步整流器中的应用
A Digital Real-Time Computation Algorithm Utilizing Time-Domain Analytic Model for Bidirectional CLLC Synchronous Rectifier in 6.6-kW 300-kHz SiC Portable EV Chargers
Haoran Li · Tong Lei · Cungang Hu · Xirui Zhu 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年9月
使用同步整流器（SR）极为重要，因为碳化硅（SiC）金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管（MOSFET）的二极管正向电压可能比硅（Si）MOSFET高至六倍，这会导致高得多的传导损耗。传统的CLLC同步整流通常采用检测电路或构建复杂模型，但它们易受碳化硅器件产生的高dv/dt影响，或者由于复杂的数值计算而难以在线实现同步整流。本文针对双向碳化硅CLLC变换器提出了一种数字实时计算同步整流算法。构建了时域解析模型以在线计算同步整流导通时间。该算法不仅通过优化同步整流MOSFET的导通时间实现了...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，该论文提出的数字实时同步整流算法对我司在电动汽车充电、储能变流器等双向功率变换领域具有重要参考价值。 **技术价值分析：** 该算法针对SiC MOSFET体二极管导通压降高（约为硅器件6倍）的固有缺陷，通过时域解析模型实现同步整流在线优化计算，有效降低导通损耗。相比传统...
PCB寄生电容对采用TO-247封装SiC器件的斩波与半桥电路开关瞬态的影响
Impact of PCB Parasitic Capacitance on Switching Transients in Chopper and Half-Bridge Configurations Utilizing TO-247 SiC Devices
Abdul Basit Mirza · Andrew Castiblanco · Abdul Muneeb · Yang Xie 等6人 · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年3月
采用TO - 247封装的碳化硅（SiC）金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）和肖特基二极管是斩波器（降压/升压）和半桥电路配置的经济选择，而斩波器和半桥电路是各种功率变换器拓扑的基本组成部分。然而，碳化硅器件的快速开关意味着较高的 $\text{d}\boldsymbol{v}/\text{d}\boldsymbol{t}$ 和 $\text{d}\boldsymbol{i}/\text{d}\boldsymbol{t}$，这对功率回路电感的印刷电路板（PCB）部分提出了限制，以在关断...
解读: 该PCB寄生电容优化技术对阳光电源SiC器件应用具有重要价值。在ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器中，TO-247封装SiC MOSFET已广泛应用于三电平拓扑和半桥电路。研究揭示的PCB布局优化方法可直接应用于功率模块设计，通过减小关键路径寄生电容降低电压过冲和EMI，提升系统在高频开关下的可...
基于等效热阻模型的热电制冷器高效仿真与设计
Efficient Simulation and Design of Thermoelectric Cooler for Thermal Management Using Equivalent Thermal Resistance Model
Longfei Li · Min Tang · Liang Chen · IEEE Transactions on Components, Packaging and Manufacturing Technology · 2025年2月
本文提出了一种用于电子系统热管理中热电冷却器（TEC）模拟与设计的高效方法。首先，将整个电子系统划分为两个区域：热电装置区域（TDR）和非热电区域（NTR）。由于TDR包含大量具有非线性特性的热电装置，这对高效模拟和优化构成了严峻挑战。因此，我们提出了一种新颖的一维等效热阻模型（ETRM）来表征热电装置。另一方面，NTR主要包括陶瓷基板、热界面材料（TIM）、有源芯片和无源散热器，可将其视为线性系统。因此，采用宏建模技术将NTR对TDR的影响转化为界面处的多端口热阻网络（MTRN）。通过这种方式...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项热电制冷器高效仿真与设计技术具有重要的应用价值。在光伏逆变器和储能系统中，功率半导体器件（如IGBT、MOSFET）的热管理直接影响系统效率、可靠性和使用寿命。该论文提出的等效热阻模型（ETRM）和多端口热阻网络（MTRN）方法，能够在保证精度的前提下将计算效率提升29...
基于非对称占空比限制控制的多端口双向直流-直流变换器在分布式储能系统中的应用
Asymmetrical Duty-Cycle Limit Control-Based Multiport Bidirectional DC–DC Converter for Distributed Energy Storage System Applications
作者未知 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年1月
本文提出了一种新型多端口双向直流 - 直流转换器（MP - BDC），其特点是在每个低压端口采用两相交错架构，以减轻低压侧电容器和电感器上的电流纹波。多端口配置旨在实现不同电压等级的储能系统（ESS）的同时利用，同时实现较宽的电压转换比。为了确保在整个占空比范围内电感平均电流平衡，实施了一种经济高效的非对称占空比限制控制策略，该策略对直流电感的变化表现出了强大的鲁棒性。此外，所提出的转换器非常适合集成各种可再生能源和混合储能系统。另外，低压端口与高压端口配置为共地，有助于降低系统内的电磁干扰。本...
解读: 从阳光电源储能系统业务视角来看，这项多端口双向DC-DC变换器技术具有显著的战略价值。该技术通过双相交错并联架构有效降低了低压侧电流纹波，这与我司PowerStack储能系统对高功率密度和长寿命的需求高度契合。特别是其支持不同电压等级储能单元同时接入的能力，可直接应用于我司正在推进的混合储能解决方案...
一种4H-SiC 1.7 kV额定嵌入式TMBS UMOSFET
A 4H-SiC 1.7 kV Rated TMBS-Embedded UMOSFET
Jia-Wei Hu · Kuan-Min Kang · Chih-Fang Huang · IEEE Electron Device Letters · 2025年7月
本文提出并验证了一种新型的嵌入沟槽式金属氧化物半导体势垒肖特基（TMBS）二极管的 4H - 碳化硅（4H - SiC）UMOSFET。制备并评估了 TMBS 与 UMOS 比例为 0、1/3 和 1/2 的 MOSFET。一款沟槽深度为 1.5 微米、台面宽度为 1.6 微米的 UMOSFET，其比导通电阻（R<sub>on, sp</sub>）为 5.8 毫欧·平方厘米，击穿电压（BV）为 2040 伏。嵌入 TMBS 单元的器件击穿电压无下降，TMBS 与 UMOS 比例为 1/3 和 1...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项4H-SiC 1.7kV TMBS嵌入式UMOSFET技术具有重要的战略价值。该技术通过在沟槽MOSFET中嵌入肖特基势垒二极管单元，实现了功率器件性能的显著优化，这与我们在光伏逆变器和储能系统中对高效率、高可靠性功率半导体的需求高度契合。 技术核心价值体现在三个方面...
基于SiC的C波段β-Ga₂O₃射频功率MOSFET实现高输出功率密度与低微波噪声系数
C-Band β-Ga₂O₃-on-SiC RF Power MOSFETs With High Output Power Density and Low Microwave Noise Figure
作者未知 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年1月
在这封信中，我们表明，通过采用重掺杂沟道以降低沟道电阻，并使用高导热性的碳化硅（SiC）衬底来增强散热，基于碳化硅衬底的β - Ga₂O₃射频（RF）功率金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管（MOSFET）能够在C波段应用中实现高输出功率密度（${P}_{\text {out}}$）。通过这些措施，基于碳化硅衬底的β - Ga₂O₃射频MOSFET展现出730 mA/mm的漏极电流密度（${I}_{\text {D}}$）和81 mS/mm的峰值跨导（$g_m$）。因此，其截止频率（${f}...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项β-Ga₂O₃射频功率MOSFET技术虽然聚焦于C波段高频应用，但其底层技术突破对我们的核心业务具有重要启示意义。 该研究通过重掺杂沟道降低通态电阻和采用高导热SiC基板抑制自热效应的技术路径，与我们在光伏逆变器和储能变流器中面临的功率密度提升和热管理挑战高度契合。特...
使用CuW微通道散热器和FC3283对离散加热器进行热管理
Thermal Management of Discretized Heaters Using CuW Microchannel Heat Sinks and FC3283
Isabella Amyx · Caleb Anderson · Nicole Cassada · Charles Lewinsohn 等6人 · IEEE Transactions on Components, Packaging and Manufacturing Technology · 2024年10月
使用微通道散热器（MCHS）的单相冷却已成为应对高功率微电子器件热挑战的一种常用方法。热管理是提高电子设备功率密度的最大障碍之一，并且经常限制设备的整体性能。在微通道散热器中通过单相液体冷却实现强制对流冷却，可降低热阻，从而在高功率条件下降低设备温度，这可以减小封装尺寸并延长设备的使用寿命。本文所述工作的目标是研究激光二极管阵列的实用冷却解决方案。本研究通过数值和实验研究，考察了铜钨（CuW）微通道散热器与介电冷却液（FC3283）搭配使用时，在 0.25 平方厘米的表面积上消散高达 600 瓦...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于铜钨微通道热沉和FC3283介质冷却液的热管理技术具有显著的应用价值。随着光伏逆变器和储能变流器向更高功率密度方向发展，功率半导体器件（如IGBT、SiC MOSFET）的散热问题已成为制约系统性能提升的关键瓶颈。该研究实现了600 W/cm²热流密度下0.15-0...
商用1.2-kV碳化硅MOSFET烧入技术的分析与优化
Analysis and Optimization of Burn-In Techniques for Screening Commercial 1.2-kV SiC MOSFETs
Limeng Shi · Hengyu Yu · Michael Jin · Jiashu Qian 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2024年12月
老化测试技术是一种成熟的筛选方法，旨在消除碳化硅（SiC）金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管（MOSFET）栅极氧化物中的早期故障。尽管该技术应用广泛，但优化老化测试技术以提高其效率和可行性仍是一项重大挑战。本研究对经过老化测试后的商用1.2 kV SiC平面MOSFET的性能进行了研究，重点关注阈值电压（<inline-formula xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org...
解读: 作为全球领先的光伏逆变器和储能系统供应商，阳光电源在产品中大量使用1.2kV SiC MOSFET作为核心功率器件。该论文针对SiC MOSFET老化筛选技术的优化研究，对提升我司产品可靠性和降低制造成本具有重要战略意义。 从业务价值角度，该研究直击SiC器件早期失效筛选的核心痛点。传统burn-...
堆叠式强耦合GaN/SiC级联器件及其快速开关与可回收强dv/dt控制
Stacked Strongly Coupled GaN/SiC Cascode Device With Fast Switching and Reclaimed Strong dv/dt Control
作者未知 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年1月
我们提出了一种氮化镓高电子迁移率晶体管（GaN - HEMT）/碳化硅结型场效应晶体管（SiC - JFET）共源共栅器件，该器件用高质量的氮化镓二维电子气（2DEG）沟道取代了碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管（SiC MOSFET）中对性能和可靠性限制最大的低迁移率MOS沟道。与SiC MOSFET相比，GaN/SiC共源共栅器件的p - GaN栅极堆叠结构具有更低的栅极电荷<inline - formula xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/Ma...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项GaN/SiC共栅极级联器件技术具有重要的战略价值。该技术通过将GaN HEMT的高质量二维电子气沟道与SiC JFET结合，有效规避了传统SiC MOSFET低迁移率MOS沟道的性能瓶颈，这对我们的光伏逆变器和储能变流器产品线具有显著的性能提升潜力。 该技术的核心优...
重复应力条件下沟槽型碳化硅MOSFET短路安全工作区的确定
Determination of Short-Circuit Safe Operating Area of Trench SiC MOSFETs Under Repetitive Stress Conditions
Renze Yu · Saeed Jahdi · Phil Mellor · Olayiwola Alatise 等5人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年6月
在本研究中，对对称双沟槽和非对称沟槽碳化硅（SiC）金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管（MOSFET）在不同短路持续时间（<inline-formula xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"> <tex-math notation="LaTeX">${t} {_{\text {sc}}}$ </tex-math></inline-formula>）和...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于沟槽型SiC MOSFET短路安全工作区（SCSOA）的研究具有重要的工程应用价值。作为光伏逆变器和储能变流器的核心功率器件，SiC MOSFET的可靠性直接影响系统的安全性和全生命周期成本。 该研究揭示了重复短路应力下器件失效的关键机理，特别是栅源短路失效模式与...
数字孪生驱动的高可靠性电力电子系统特刊主编寄语
Guest Editorial Special Issue on Digital Twin Driven High-Reliability Power Electronic Systems
Jiangbiao He · Paolo Mattavelli · Fernando Briz · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年7月
为满足全球零排放可持续能源发展需求，交通和公用电力等行业正经历快速变革，电力电子在电动汽车、电动船舶、飞机、太阳能/风能发电和储能等众多功率转换系统中发挥支柱作用。然而电力电子可靠性尚未受到足够重视，特别是在安全关键应用中可靠性应是首要设计优先级。工业4.0和5.0着重互联性、自动化、智能和实时状态监测，数字在线预防性维护和优化至关重要。数字孪生是物理系统的数字复制品，可准确预测和反映物理系统的实时健康状况，通过物理组件与数字孪生模型间的实时双向数据流实现。该特刊发表10篇文章涵盖数字孪生参数估...
解读: 该数字孪生特刊与阳光电源智能运维战略高度契合。特刊涵盖的Buck/Boost变换器数字孪生参数估计、五电平ANPC逆变器故障诊断和SiC MOSFET模块电-热-机械建模与阳光iSolarCloud平台的智能诊断和预测性维护功能发展方向一致。数字孪生技术在直流电容、电感、开关管寄生电阻实时估计方面的...
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