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基于芯片级串联SiC MOSFET的2.4 kV半桥功率模块设计
Design of a 2.4 kV Half-Bridge Power Module With Chip-Level Series-Connected SiC MOSFETs
Tobias Nieckula Ubostad · Yoganandam Vivekanandham Pushpalatha · Frank Mauseth · Dimosthenis Peftitsis · IET Power Electronics · 2025年5月 · Vol.18
本文介绍了一种由两个芯片级串联连接的碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管（SiC MOSFET）构成的功率模块封装工艺。通过优化芯片布局、互连结构及封装材料，实现了高压条件下良好的电压均衡与热管理性能。该模块无需外部均压电阻即可在2.4 kV工作电压下稳定运行，显著提升了功率密度与开关速度。实验验证了其在高温、高频工况下的可靠性，适用于高效率、高功率密度的电力电子系统。
解读: 该芯片级串联SiC MOSFET功率模块技术对阳光电源高压产品线具有重要应用价值。2.4kV耐压等级可直接应用于ST系列储能变流器和1500V光伏逆变器系统，无需外部均压电阻的设计简化了功率模块外围电路，提升系统可靠性。芯片级串联方案实现的高功率密度与快速开关特性，可优化PowerTitan储能系统...
碳化硅功率晶体管的栅极和基极驱动器：综述
Gate and Base Drivers for Silicon Carbide Power Transistors: An Overview
Dimosthenis Peftitsis · Jacek Rabkowski · IEEE Transactions on Power Electronics · 2015年1月
碳化硅（SiC）功率晶体管在电力电子领域日益重要，作为硅基器件的替代方案，在追求高效率、高开关频率及高温运行的场景中展现出显著优势。本文综述了SiC功率晶体管驱动电路的设计挑战与技术方案。
解读: SiC器件是阳光电源提升产品功率密度和转换效率的核心技术路径。该文献深入探讨的驱动技术直接关系到公司组串式逆变器（如SG系列）及储能变流器（如PowerTitan系列）中SiC模块的可靠性与开关性能。通过优化驱动设计，可进一步降低开关损耗，减小散热器体积，从而提升产品在高温环境下的稳定性和整机效率。...
高压碳化硅MOSFET的实时FPGA仿真
Real-Time FPGA Simulation of High-Voltage Silicon Carbide MOSFETs
Gard Lyng Rodal · Dimosthenis Peftitsis · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年3月
本文提出了一种基于FPGA的高压大电流碳化硅（SiC）MOSFET半桥功率模块的实时动态模型。该模型利用Shichman-Hodges方程，结合电压相关的非线性器件电容及模块电气参数，实现了对SiC器件开关过程的精确动态仿真。
解读: 随着阳光电源在光伏逆变器和PowerTitan/PowerStack储能系统中大规模应用SiC器件以提升功率密度和效率，该研究具有极高的应用价值。基于FPGA的实时仿真技术可显著缩短SiC功率模块的研发周期，优化驱动电路设计，并提升对复杂工况下开关瞬态的预测能力。建议研发团队将其引入硬件在环（HIL...
用于碳化硅MOSFET自适应运行的栅极驱动电路
Gate-Drive Circuits for Adaptive Operation of SiC mosfets
Gard Lyng Rødal · Dimosthenis Peftitsis · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年7月
本文提出了两种用于碳化硅（SiC）MOSFET的自适应栅极驱动新概念。第一种基于自适应过驱动原理，分别以新型自适应电压源过驱动器（AVSOD）和传统自适应电流源过驱动器形式实现。这些自适应驱动器能够独立调节开关特性，有效优化SiC器件在不同工况下的开关损耗与电磁干扰（EMI）表现。
解读: SiC器件是阳光电源提升光伏逆变器和储能变流器（PCS）功率密度的核心。随着PowerTitan等储能系统及组串式逆变器向更高电压、更高开关频率演进，SiC MOSFET的开关损耗与EMI抑制成为技术瓶颈。该研究提出的AVSOD自适应驱动技术，能够根据负载动态调整驱动强度，在保证开关速度的同时抑制电...
基于放电的直流母线电解电容状态监测
Discharge-Based Condition Monitoring for Electrolytic DC-Link Capacitors
Timm Felix Baumann · Raul Murillo-Garcia · Konstantinos Papastergiou · Dimosthenis Peftitsis · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年12月
电解电容是电力电子变换器中最脆弱的组件之一，其电容值随长期运行而衰减，影响系统稳定性。本文提出了一种低侵入式的电容健康状态监测方法，通过放电特性评估电容老化程度，对于保障变换器长期可靠运行具有重要意义。
解读: 电解电容是阳光电源组串式/集中式光伏逆变器及PowerTitan/PowerStack储能变流器中的关键功率器件，其寿命直接决定了产品的质保周期与运维成本。该研究提出的低侵入式监测方法，可集成至iSolarCloud智能运维平台，实现对逆变器和PCS直流母线电容的在线预警。建议研发团队将其转化为固件...
多兆赫兹电源中无芯平面PCB变压器的高压绝缘设计
High-Voltage Insulation Design of Coreless, Planar PCB Transformers for Multi-MHz Power Supplies
Ole Christian Spro · Frank Mauseth · Dimosthenis Peftitsis · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年8月
本文研究了用于高频、高隔离电压场合的无芯平面PCB变压器绝缘设计。通过二维轴对称有限元分析，对变压器电路参数及电场分布进行了建模与评估。文章设计了多款工作频率为6.78 MHz的变压器，重点探讨了高频无芯设计下的绝缘性能。
解读: 随着阳光电源在户用光伏逆变器及充电桩领域向高功率密度、小型化方向发展，多兆赫兹（MHz）级高频变换技术成为提升效率的关键。该研究提出的无芯平面PCB变压器设计及有限元仿真方法，可直接应用于阳光电源下一代高频DC-DC变换器模块的研发。特别是针对高压隔离要求，该技术有助于优化PCB布局，减小体积并提升...
一种用于高压SiC MOSFET的自适应电流源栅极驱动器
An Adaptive Current-Source Gate Driver for High-Voltage SiC mosfets
Gard Lyng Rodal · Dimosthenis Peftitsis · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年2月
本文提出了一种具有自适应功能的新型SiC MOSFET电流源栅极驱动器。该驱动器旨在解耦并改善di/dt和dv/dt的可控性，同时相较于传统的图腾柱电压源驱动器，显著降低了开关延迟时间。
解读: 随着阳光电源在组串式光伏逆变器和PowerTitan系列储能系统中大规模应用高压SiC MOSFET，开关损耗与电磁干扰（EMI）的平衡成为提升功率密度的关键。该自适应驱动技术能有效优化SiC器件的开关轨迹，在保证高效率的同时抑制电压尖峰，对提升逆变器及PCS产品的功率密度和可靠性具有重要参考价值。...
一种用于串联SiC MOSFET主动驱动的混合电流和电压源驱动器
A Hybrid Current- and Voltage-Source Driver for Active Driving of Series-Connected SiC MOSFETs
Tobias Nieckula Ubostad · Daniel A. Philipps · Dimosthenis Peftitsis · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年3月
碳化硅（SiC）MOSFET的串联是提升开关管阻断电压的有效途径，但面临瞬态和稳态电压不平衡的挑战。特别是在高开关频率下，高dv/dt要求使得电压均衡控制更为困难。本文提出了一种混合电流和电压源驱动方案，旨在解决串联SiC MOSFET的电压不平衡问题，提升高压电力电子系统的可靠性与效率。
解读: 该技术对阳光电源的高压光伏逆变器及大型储能系统（如PowerTitan系列）具有重要应用价值。随着光伏系统向1500V甚至更高电压等级演进，SiC器件的应用日益广泛。通过该混合驱动技术，可有效解决多管串联时的电压应力不均问题，从而在不牺牲开关频率的前提下提升系统功率密度和效率。建议研发团队关注该驱动...
SiC MOSFET的近似SPICE建模
Approximate SPICE Modeling of SiC MOSFETs
Pawel Piotr Kubulus · Janus Dybdahl Meinert · Szymon Beczkowski · Asger Bjørn Jørgensen 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年4月
宽禁带半导体（WBG）的应用对SPICE电路仿真提出了更高要求，需在保证计算效率的同时准确评估快速振荡瞬态。由于现有软件缺乏内置模型，本文提出了一种基于非线性行为建模的近似SPICE仿真方法，旨在解决WBG器件仿真中的计算瓶颈与精度平衡问题。
解读: 该研究直接服务于阳光电源的核心功率电子技术。随着公司在组串式逆变器、PowerTitan储能系统及风电变流器中大规模应用SiC MOSFET以提升功率密度和效率，高精度的器件建模对于优化开关瞬态、抑制EMI及提升系统可靠性至关重要。建议研发团队利用该近似建模方法优化驱动电路设计，减少高频振荡带来的电...
串联SiC MOSFET的主动电压平衡技术以实现中压SRDAB在各种关断条件下的安全运行
Active Voltage Balancing of Series-Connected SiC MOSFETs Enabling Safe Operation Under Various Turn-Off of MV SRDAB Conditions
Przemysław Trochimiuk · Rafał Miśkiewicz · Shirin Askari · Dimosthenis Peftitsis 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2026年3月
本文针对用于电池储能系统（BES）的中压双向串联谐振双主动桥（SRDAB）变换器，提出了一种串联SiC MOSFET的主动电压平衡方案。仿真研究表明，在BES充放电过程中，电池电压的变化会导致不同的关断条件，该技术能有效保障串联器件在动态工况下的电压均衡与安全运行。
解读: 该技术对阳光电源PowerTitan及ST系列大功率储能变流器（PCS）具有重要参考价值。随着储能系统向更高直流侧电压等级发展，采用SiC MOSFET串联技术可有效提升功率密度并降低损耗。该主动电压平衡方案能解决高压环境下器件动态均压难题，提升系统在宽电压范围（如电池SOC变化）下的可靠性。建议研...
高压SiC MOSFET开通开关瞬态建模中的电容变化与栅极电压迟滞效应
Capacitance Variations and Gate Voltage Hysteresis Effects on the Turn-ON Switching Transients Modeling of High-Voltage SiC MOSFETs
Gard Lyng Rødal · Yoganandam Vivekanandham Pushpalatha · Daniel Alexander Philipps · Dimosthenis Peftitsis · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年5月
本文提出了一种针对高压大电流碳化硅（SiC）MOSFET半桥功率模块开通瞬态的离散化、实时动态行为模型。该模型利用Shichman-Hodges方程，结合电压相关的非线性器件电容及模块寄生参数，实现了对开关过程的精确建模。
解读: 随着阳光电源在组串式逆变器、PowerTitan及PowerStack储能系统中大规模应用SiC功率器件以提升功率密度和转换效率，该研究具有极高的工程价值。精确的开关瞬态模型有助于优化驱动电路设计，抑制电压尖峰与电磁干扰，从而提升系统可靠性。建议研发团队将该模型集成至iSolarCloud的数字孪生...
基于SiC功率器件的6-kVA准Z源逆变器设计流程
On the Design Process of a 6-kVA Quasi-Z-inverter Employing SiC Power Devices
Mariusz Zdanowski · Dimosthenis Peftitsis · Szymon Piasecki · Jacek Rabkowski · IEEE Transactions on Power Electronics · 2016年11月
本文介绍了采用SiC MOSFET和SiC肖特基二极管构建的6-kVA准Z源逆变器的设计流程。研究重点在于平衡转换器的效率与功率密度，探讨了开关频率等关键参数对系统性能的影响，旨在实现最优化的系统设计。
解读: 准Z源逆变器（qZSI）具备单级升降压能力，在户用光伏逆变器领域具有应用潜力。阳光电源在户用组串式逆变器中已广泛应用SiC器件以提升效率和功率密度，该文献关于SiC器件在特定拓扑下的参数优化设计方法，对公司进一步优化户用逆变器体积、降低散热成本及提升整机转换效率具有重要的参考价值。建议研发团队关注该...
中压变流器门极驱动器多兆赫兹隔离辅助电源的优化设计
Optimized Design of Multi-MHz Frequency Isolated Auxiliary Power Supply for Gate Drivers in Medium-Voltage Converters
Ole Christian Spro · Pierre Lefranc · Sanghyeon Park · Juan M. Rivas-Davila 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年9月
本文提出了一种用于中压变流器门极驱动的高隔离电压、低耦合电容隔离式DC-DC辅助电源设计。该变换器采用6.78 MHz GaN HEMT逆变器、LCC谐振槽路及E类低dv/dt整流器，并利用无芯平面变压器实现电气隔离。
解读: 该技术对阳光电源的中高压变流器产品（如PowerTitan储能系统、集中式光伏逆变器及风电变流器）具有重要参考价值。随着功率器件向高频化、高功率密度方向演进，门极驱动的隔离电源设计是提升系统可靠性和抗干扰能力的关键。采用GaN器件和高频谐振技术可显著减小辅助电源体积，降低寄生参数影响，有助于提升阳光...
碳化硅MOSFET的近似SPICE建模
Approximate SPICE Modeling of SiC MOSFETs
Pawel Piotr Kubulus · Janus Dybdahl Meinert · Szymon Beczkowski · Asger Bjørn Jørgensen 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年12月
摘要：近年来，宽带隙（WBG）半导体的应用使SPICE电路仿真软件面临巨大挑战，需要以较低的计算量对快速振荡瞬态进行准确评估。WBG半导体SPICE建模的主要局限之一是现有软件中缺乏内置模型，这迫使人们使用包含大量非线性方程的行为建模。采用这种实现方式会导致高昂的计算成本和收敛性问题。本文提出一种对WBG半导体进行近似建模的通用方法，利用现代开源SPICE软件的功能，通过将非线性模型公式与SPICE模型公式解耦来提高收敛性，并将非线性模型更新的计算成本转移到SPICE软件之外。所提出的建模方法适...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项SiC MOSFET近似SPICE建模技术具有重要的工程应用价值。作为全球领先的光伏逆变器和储能系统供应商，我们正大规模采用碳化硅等宽禁带半导体器件来提升产品的功率密度和转换效率。然而，在产品研发阶段，传统SPICE仿真工具在处理SiC器件的快速开关瞬态和高频振荡时面临...