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一种基于Vgs与Vds联合检测的SiC MOSFET短路保护方法
A Short-Circuit Protection Method for SiC MOSFET Using Combined Vgs and Vds Detection
Jiaming Xie · Jinxiao Wei · Hao Feng · Binbing Wu 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年9月
本信函提出了一种简单可靠的短路保护（SCP）方法，称为 $v_{gs}$ 和 $v_{ds}$ - SCP，用于碳化硅（SiC）金属 - 氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET），该方法通过同时监测 $v_{gs}$ 和 $v_{ds}$ 来实现。当 $v_{gs}$ 和 $v_{ds}$ 均超过各自的预设阈值时，保护功能启动，从而能够有效抵御硬开关故障（HSF）和负载下故障（FUL）。与现有方法相比，所提出的电路设计结构更简单，且不受封装类型的限制。搭建了一个测试平台来验证所提出的 $v_{g...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项SiC MOSFET短路保护技术具有重要的应用价值。作为全球领先的光伏逆变器和储能系统供应商，我们在大功率电力电子变换器中广泛采用SiC MOSFET器件，以实现更高的效率和功率密度。然而，SiC器件的短路耐受能力较传统IGBT更弱，通常仅为3-5微秒，这对保护电路的响...
用于碳化硅MOSFET的基板嵌入式电力电子封装
Substrate Embedded Power Electronics Packaging for Silicon Carbide mosfets
Ameer Janabi · Luke Shillaber · Wucheng Ying · Wei Mu 等9人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年8月
本文提出了一种用于分立芯片的新型电力电子封装方案——标准单元。该方案由阶梯蚀刻活性金属钎焊（AMB）基板和柔性印刷电路板（flex-PCB）组成。该标准单元具有高导热性、完全电气绝缘和低杂散电感等优势，有效提升了SiC MOSFET器件的整体性能。
解读: 该技术对阳光电源的核心产品线具有显著的赋能作用。SiC MOSFET是提升组串式光伏逆变器功率密度和效率的关键，而封装技术直接决定了器件在高频开关下的散热能力与杂散电感表现。采用AMB基板和柔性PCB的嵌入式封装方案，可显著降低寄生参数，减少开关损耗，这对阳光电源的PowerTitan储能系统及新一...
并联SiC MOSFET模块中减少过冲、振荡及dV/dt产生的可选主动电流平衡技术
Reduced Overshoots, Oscillations, and dV/dt Generation in Parallel Connected SiC MOSFET Modules With Optional Active Current Balancing
Mason Parker · Sebastián Neira · Edward L. Horsley · Stephen Finney 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年1月
碳化硅（SiC）MOSFET相比硅基IGBT具有更高的开关速度和更低的损耗。然而，在并联应用中，其开关振荡、漏源电压过冲及高dV/dt问题限制了其在中高功率变换器中的应用。本文研究了通过主动电流平衡技术来抑制这些负面效应，以提升功率模块的可靠性与性能。
解读: 该技术对阳光电源的核心产品线（如组串式光伏逆变器、PowerTitan储能系统）具有极高的应用价值。随着公司产品向更高功率密度和更高效率演进，SiC器件已成为主流选择。并联SiC模块带来的电压过冲和EMI问题是研发中的难点，该文提出的主动电流平衡方案可有效降低开关应力，提升系统可靠性。建议研发团队在...
SiC MOSFET多芯片并联功率模块热网络模型的快速修正方法
Fast Correction Method for Thermal Network Models of Multi-Chip Parallel Power Modules
Qian Luo · Yi Li · Bin Zhao · Peng Sun 等7人 · IET Power Electronics · 2025年5月 · Vol.18
本文提出了一种考虑热扩散与热耦合效应的SiC MOSFET多芯片并联热网络模型快速修正方法。该方法能够高效准确地评估功率模块内并联芯片的结温，显著提升热网络模型的预测精度，为功率模块的热设计与散热性能优化提供有力指导。
解读: 该SiC MOSFET多芯片并联热网络快速修正方法对阳光电源功率模块设计具有重要价值。在ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器中，多芯片并联SiC模块广泛应用于提升功率密度，但热耦合效应导致的芯片温度不均衡直接影响系统可靠性。该方法可精准预测各芯片结温分布，优化PowerTitan大型储能系统的散热...
SiC功率MOSFET主动功率循环测试台——原理、设计与实现
Active Power Cycling Test Bench for SiC Power MOSFETs—Principles, Design, and Implementation
Sebastian Baba · Andrzej Gieraltowski · Marek Jasinski · Frede Blaabjerg 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年3月
为实现卓越的可靠性，设计阶段需引入可靠性设计方法。本文针对现有基于手册的可靠性模型精度不足的问题，提出了一种针对SiC功率MOSFET的主动功率循环测试台设计方案，旨在通过实验手段更准确地评估关键组件的寿命及失效模式。
解读: 该技术对阳光电源的核心产品线至关重要。随着公司在组串式光伏逆变器和PowerTitan/PowerStack储能系统中大规模应用SiC功率器件以提升功率密度和效率，器件的长期可靠性成为质量保证的关键。本文提出的主动功率循环测试方法，能够帮助研发团队建立更精准的SiC器件寿命模型，优化散热设计与驱动策...
面向全碳化硅电压源变换器中不同导通电阻的肖特基势垒二极管选型
Selection for Schottky Barrier Diodes With Various On-Resistance in Full-SiC Voltage Source Converters
Yuzhi Chen · Chi Li · Jianwei Liu · Yifan Wu 等6人 · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年5月
在基于碳化硅的电压源换流器（VSCs）中，搭配肖特基势垒二极管（SBDs）存在权衡问题。虽然肖特基势垒二极管可降低续流损耗并减轻双极传导的不利影响，但其结电容也会导致开关损耗增加。本文提出了一种以导通电阻为设计变量、旨在提高换流器效率的肖特基势垒二极管系统选择策略。以一个采用1.2 kV金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管（MOSFETs）和四组1.2 kV肖特基势垒二极管的三相电压源换流器为例进行研究。在较宽的温度范围内对MOSFET/肖特基势垒二极管对的静态和开关特性进行了测量和分析。评...
解读: 该研究对阳光电源的SiC器件应用具有重要指导意义。SBD选型优化可直接应用于ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器的功率级设计，通过合理匹配SBD导通电阻，可优化系统损耗分布，提升整机效率。特别是在1500V高压系统中，优化后的SBD可有效降低续流损耗，改善热设计裕度。这对提升产品可靠性和降低散热成...
通过硅与碳化硅器件的电感解耦提升混合逆变器性能
Enhancing Hybrid Inverter Performance Through Inductive Decoupling of Silicon and Silicon Carbide Devices
Michael Walter · Mark-M. Bakran · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年1月
本研究的核心目标是提高一款设计用于在 400 V 直流母线电压下运行的牵引混合开关逆变器的效率。这一目标通过将分立的 650 V 硅绝缘栅双极型晶体管（Si - IGBT）和续流二极管与 650 V 碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管（SiC - MOSFET）进行并联组合来实现。本研究提出了一种创新方法，即引入额外的电感，将 SiC - MOSFET 半桥与 IGBT/硅二极管半桥解耦。这种解耦方法有效降低了有源 SiC - MOSFET 的开通损耗和无源硅二极管的关断损耗，与非解耦配置相比，...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于电感解耦的硅基IGBT与碳化硅MOSFET混合逆变器技术具有重要的应用价值和战略意义。 该技术通过在SiC-MOSFET半桥与IGBT/Si二极管半桥之间引入解耦电感，有效降低了SiC-MOSFET的开通损耗和硅二极管的关断损耗，这与我们在光伏逆变器和储能变流器产...
通过栅极驱动设计调节垂直GaN JFET的雪崩路径
Tuning Avalanche Path in Vertical GaN JFETs By Gate Driver Design
Jingcun Liu · Ruizhe Zhang · Ming Xiao · Subhash Pidaparthi 等8人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年5月
1.2kV垂直氮化镓（GaN）鳍式沟道结型场效应晶体管（JFET）是极具潜力的功率器件，其导通电阻低于同规格SiC MOSFET。本文研究了垂直GaN JFET的雪崩能力，并提出通过栅极驱动设计来优化其雪崩路径，以提升器件在电力电子应用中的鲁棒性。
解读: 作为全球领先的光伏和储能供应商，阳光电源在追求更高功率密度和效率的过程中，对宽禁带半导体技术高度关注。1.2kV垂直GaN JFET在耐压和导通电阻上的优势，使其在未来高压组串式逆变器及小型化储能PCS中具有应用潜力。该研究提出的栅极驱动优化方案，能够有效提升GaN器件在复杂工况下的雪崩耐受力，这对...
交流栅极应力下碳化硅功率MOSFET的偏置温度不稳定性
Bias Temperature Instability of Silicon Carbide Power MOSFET Under AC Gate Stresses
Xiaohan Zhong · Huaping Jiang · Guanqun Qiu · Lei Tang 等10人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年1月
随着碳化硅（SiC）功率MOSFET应用日益广泛，其可靠性问题备受关注，尤其是栅极阈值电压的长期稳定性。本文通过实验室实验，研究了在不同占空比、开通及关断栅极电压条件下，交流栅极应力对阈值电压不稳定性的影响。
解读: SiC器件是阳光电源提升组串式逆变器和PowerTitan储能系统功率密度的核心。该研究揭示了交流栅极应力对SiC MOSFET阈值电压的影响，对优化逆变器及PCS的驱动电路设计、提升长期运行可靠性具有重要指导意义。建议研发团队在设计高频开关电路时，参考该研究的应力测试模型，针对性地优化驱动电压参数...
适用于中压SiC MOSFET的低电容耦合恒定输出电压栅极驱动电源
Gate Driver Power Supply With Low-Capacitance-Coupling and Constant Output Voltage for Medium-Voltage SiC MOSFETs
Zhixing Yan · Gao Liu · Shaokang Luan · Yuan Gao 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年2月
摘要：随着宽禁带器件的发展，10 - 15 kV 电压等级的碳化硅（SiC）半导体器件在中压（MV）系统中展现出应用潜力。为确保这些中压 SiC 器件可靠运行，栅极驱动电源必须满足特定要求：具备中压隔离能力、低耦合电容、在电压电位波动时性能稳定以及便于组装。本文提出了一种定制的栅极驱动电源解决方案。所提出的磁芯串联耦合平面变压器满足上述特定要求，通过磁芯串联显著降低了共模电容，同时保持了制造的简便性。此外，开环电压调节器电路模型通过考虑绕组电阻和励磁电感，确保了精确的输出电压。本文展示了一款中压...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项针对中压SiC MOSFET栅极驱动电源的技术创新具有重要的战略价值。随着公司在1500V光伏系统和中压储能变流器领域的持续拓展，10-15kV级SiC器件的应用将成为突破传统硅基器件限制的关键路径。 该技术的核心价值体现在三个维度：首先，0.42pF的超低耦合电容设...
一种带有被动触发钳位电路的SiC MOSFET新型电平转换驱动器
A Novel Level Shifter Driver for SiC MOSFET With Passive Triggered Clamping Circuit
Xiang Zheng · Lijun Hang · Sai Tang · Yandong Chen 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年2月
与传统的硅（Si）器件相比，碳化硅（SiC）器件能够以更快的开关速度运行。因此，在汽车行业中，碳化硅作为硅器件的替代品更受欢迎。然而，开关速度的提高不可避免地会导致更高的 $dv/dt$，从而引发更严重的串扰问题。本文提出了一种具有可调负电压和米勒钳位电路的新型栅极驱动器。首先，采用由低成本无源元件组成的电平转换电路来产生可调负电压。其次，提出了一种包含两个 n 沟道 MOSFET 的无源触发米勒钳位电路，为串扰电流 $i_{gd}$ 提供低阻抗路径。这部分电路具有成本低、实现和设计复杂度低的优...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项针对SiC MOSFET的新型电平位移驱动技术具有重要的战略价值。当前，我们在光伏逆变器和储能系统中正加速推进碳化硅器件的应用，以提升系统功率密度和转换效率。然而，SiC器件高速开关特性带来的dv/dt问题和串扰现象，一直是制约其性能充分发挥的关键瓶颈。 该技术的核心...
考虑互感耦合的Cu-Clip互连并联SiC MOSFET动态电流均衡解析与优化策略
Analytical and Optimal Strategy of Dynamic Current Balancing for Paralleled SiC MOSFETs With Cu-Clip Interconnection Considering Mutual Coupled Inductances
Xun Liu · Kun Ma · Yameng Sun · Yifan Song 等6人 · IEEE Transactions on Components, Packaging and Manufacturing Technology · 2025年4月
为提升碳化硅（SiC）功率模块的电气性能与可靠性，本文研究采用Cu-Clip替代传统Al引线的技术方案。针对Cu-Clip互连结构中并联SiC MOSFET因布局不对称引入的互感耦合效应，建立了精确的电磁耦合模型，提出一种动态电流均衡的解析分析方法，并进一步设计最优布局优化策略，有效抑制并联支路间的电流不均，提高模块整体性能与热稳定性。
解读: 该研究对阳光电源高功率密度产品的设计具有重要指导意义。Cu-Clip互连技术可显著提升SiC MOSFET模块的电流均衡性和散热性能,适用于ST系列储能变流器、SG系列光伏逆变器等大功率产品。特别是在PowerTitan等MW级储能系统中,优化后的SiC模块布局可有效降低开关损耗、提高功率密度,并通...
仅采用逆变器电流反馈的电容耦合主动阻尼LCL型高速永磁同步电机驱动控制方法
Inverter-Current Feedback-Only Control Method for LCL-Equipped HSPMSM Drives With Capacitively Coupled Active Damper
Jiaxin Zhou · Yunkai Huang · Fei Peng · Yu Yao · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年11月
本文提出一种适用于带电容耦合主动阻尼器的LCL型高速永磁同步电机（HSPMSM）驱动系统的仅逆变器电流反馈控制方法。该方法仅需采样逆变器侧电流，满足现有工业应用中对单一电流反馈的需求。基于LCL型驱动系统的双源模型构建控制策略，并设计具有强参数鲁棒性的系数选取方法。所提方法显著降低了阻尼器的电压应力，从而减少其开关损耗，使其可采用低成本低压MOSFET而非昂贵的SiC-MOSFET实现。3 kW–12 kr/min（1000 Hz）实验平台验证了该方法的有效性。
解读: 该LCL滤波器单电流反馈控制技术对阳光电源储能与电驱产品线具有重要应用价值。在ST系列储能变流器中，LCL滤波器广泛用于并网谐波抑制，该方法仅需逆变器侧电流采样即可实现稳定控制，可简化传感器配置、降低系统成本。电容耦合主动阻尼方案将阻尼器电压应力降低至可用低压MOSFET替代SiC器件，直接降低BO...
用于纳秒脉冲的紧凑型快速开关固态Marx调制器
Compact Solid-State Marx Modulator With Fast Switching for Nanosecond Pulse
Jung-Soo Bae · Tae-Hyun Kim · Seong-Ho Son · Chang-Hyun Gwon 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年8月
本文介绍了一种基于模块化结构的紧凑型固态Marx调制器（SSMM），具有快速上升时间和短脉宽特性。通过堆叠具有高压和快速开关能力的TO-263-7封装碳化硅（SiC）MOSFET，该电路设计包含Marx电容、负载脉冲导通开关及关断开关等组件。
解读: 该文献探讨的固态Marx调制器及高压SiC MOSFET堆叠技术，主要应用于高压脉冲功率领域，与阳光电源现有的光伏逆变器、储能PCS及充电桩产品线在应用场景上差异较大。然而，其核心技术点——SiC器件的高压快速开关特性及模块化堆叠设计，对阳光电源未来探索更高功率密度、更高电压等级的功率变换器（如更高...
采用优化平衡寄生电感结构的并联分立式SiC MOSFET三电平T型APF
Three-level T-type APF with Parallelled Discrete SiC MOSFETs Using Optimized-balanced Parasitic Inductance Structure
Hu Tan · Yaqi Zhu · Weiming Tian · Jiaqi Zhao 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年5月
针对高功率密度100 kVA有源电力滤波器（APF）在体积、损耗和成本约束下的设计挑战，本文提出了一种拓扑与器件选型的优化方法，并设计了寄生电感最小化且均衡的PCB结构，以抑制关断电压过冲（TTVO）并改善开通瞬态电流均流（TTCS）。通过对三电平T型（3LT²）与中点钳位（NPC）拓扑及多种SiC器件的量化评估，确定了满足综合约束的最优方案。实验结果表明，所提PCB结构将TTVO由1.06 kV降至780 V（降低26.4%），TTCS偏差从82.4%减小至3.7%（DC 800 V，负载电流...
解读: 该并联SiC MOSFET三电平T型拓扑技术对阳光电源ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器具有重要应用价值。研究提出的寄生电感优化平衡PCB设计可直接应用于功率模块开发，将关断过冲降低26.4%、均流偏差降至3.7%，显著提升器件可靠性。4.27kW/L功率密度和98.16%效率指标契合Power...
一种基于去耦电容强制谐振的SiC MOSFET功率回路寄生电感精确提取方法
An Accurate Power Loop Stray Inductance Extraction Method for SiC MOSFETs Based on Forced Resonance With Decoupling Capacitor
作者未知 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年11月
为了更好地指导碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）在变流器中的优化运行，准确估算功率回路杂散电感至关重要，这可避免开关暂态过程中出现不可接受的过电压和电磁干扰噪声。本文提出一种基于目标杂散电感与直流母线解耦电容强制低频谐振的杂散电感提取方法，该谐振可通过在直流母线中设置一个开关巧妙触发。通过选用I类陶瓷电容器作为稳定的解耦电容，可构建理想的谐振回路，从而实现精确计算。实验验证了该方法的提取精度，与使用专业阻抗分析仪E4990A的测量结果相比，相对误差为2.9%。此外，与现有依赖快速...
解读: 从阳光电源的业务角度来看，这项基于强制谐振的SiC MOSFET功率环路杂散电感精确提取技术具有重要的工程应用价值。随着公司在光伏逆变器和储能变流器产品中大规模采用SiC器件以提升功率密度和效率，精确掌握功率回路杂散电感参数已成为优化产品性能的关键环节。 该技术的核心价值在于解决了传统高频谐振测量...
不同P阱离子注入设计对1.2kV SiC MOSFET体二极管第三象限导通退化特性的影响研究
Degradation Evaluation for Ion Implantation Doping in 1.2kV SiC MOSFET Body Diode Under Third Quadrant Conduction
Xinbin Zhan · Yanjing He · Tongtong Xia · Song Yuan 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年9月
本文系统研究了不同P阱离子注入设计对1.2kV SiC MOSFET第三象限导通特性及浪涌可靠性的影响。通过调节峰值浓度与注入深度，设计了四种P阱结构（A–D），以调控P阱电阻及源漏电流传输。实验结果表明，P阱电阻增大导致浪涌能力下降，其中P阱A退化率达7.8%，P阱D最低为4.7%。当VGS=0V时，沟道与体二极管的并联导通路径削弱了P阱设计引起的源漏压降差异；关断沟道后浪涌能力进一步降低。重复浪涌测试表明，陷阱空穴累积与封装热机械疲劳是器件退化主因，而高能离子注入引入的深能级缺陷通过载流子俘...
解读: 该研究对阳光电源SiC器件应用具有重要指导价值。在ST储能变流器和电动汽车驱动系统中，SiC MOSFET频繁工作在第三象限导通模式（如能量回馈、制动工况），体二极管浪涌可靠性直接影响系统寿命。研究揭示P阱离子注入设计对浪涌能力的影响机制：优化P阱浓度分布可降低退化率至4.7%，为阳光电源功率模块选...
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10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...
具有短路保护功能的串联中压SiC MOSFET双通道栅极驱动器
Advanced Dual-Channel Gate Driver With Short-Circuit Protection for Series-Connected Medium-Voltage SiC MOSFETs
Rui Wang · Drazen Dujic · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年6月
双通道栅极驱动器（D - GD）在工业中被广泛应用，以支持半桥功率模块的大规模使用。随着碳化硅（SiC）器件在中压（MV）场景中日益普及，与传统硅基器件相比，SiC 器件具有卓越的开关性能。本文提出了一种专门针对中压 SiC MOSFET 半桥功率模块的全面 D - GD 设计方案。在高压应用中，功率器件的额定电压有限，为克服这一限制，与传统互补切换两个器件的 D - GD 不同，所提出的 D - GD 设计为同步切换这两个器件，将半桥模块等效为一个额定电压翻倍的单器件。为此，不仅需要保证两个串...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，该论文提出的中压SiC MOSFET双通道栅极驱动技术具有重要的战略价值。当前我们在大功率光伏逆变器和储能变流器领域正面临从1500V向更高电压等级演进的趋势，该技术通过串联同步开关方式将半桥模块整合为倍压单元，为突破单管电压限制提供了创新路径，这与我们3.3kV以上中压产...
多端口无线功率路由器中扩展相量分析方法和控制策略用于灵活多向功率流和宽ZVS运行
Extended Phasor Analysis Approach and Control Strategy for Flexible Multi-Way Power Flow and Wide ZVS Operation in the Multiport Wireless Power Router
Lei Wang · Wenbo Wang · Keqiu Zeng · Ruomeng Zhang 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年6月
提出多端口无线功率路由器的扩展相量分析方法和控制策略，能够处理多向双向功率流。该方法通过相量分析优化多端口系统功率传输路径，实现宽范围ZVS运行提高效率。仿真和实验结果验证所提方法在复杂功率路由场景中的有效性。
解读: 该多端口无线功率路由研究对阳光电源智能微电网有前瞻价值。多向双向功率流管理技术可应用于阳光储能系统和微电网解决方案，实现灵活能量调度。扩展相量分析方法为阳光iSolarCloud平台智能控制提供理论支持。...
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