碳化硅MOSFET直接并联的主动热平衡策略

《IEEE Open Journal of Industry Applications》：Active Thermal Balancing Strategy for Direct Parallel Connection of SiC MOSFETs

　　

摘要：

由于碳化硅（SiC）MOSFET相比硅（Si）IGBT具有更优异的热性能和电性能，其在高功率密度应用中得到越来越多青睐。然而，单个SiC MOSFET芯片的额定电流有限，需要多个器件并联以满足高电流需求，这在牵引应用中尤为典型。并联运行会引入与参数失配和布局不对称相关的电流和热不平衡问题，从而降低可靠性和效率。本文对一种新的主动热平衡控制策略进行了广泛研究，该策略利用壳温反馈动态调整器件占空比。实验验证表明，在器件安全工作区极限下的开关瞬态过程中，并联SiC MOSFET的热平衡和鲁棒性能显著提升。结果证实，在不影响整体效率的情况下，实现了开关损耗的有效再分配。因此，该策略消除了热不平衡作为并联SiC MOSFET运行限制因素的问题，减轻了局部热过载，促进了并联组中器件的均匀利用，并通过防止由参数分散和换流回路不对称引起的持续温度梯度，提高了长期可靠性。