三菱电机SiC MOSFET在工业电源领域的应用解析
近年来，碳化硅（SiC）功率器件因其优异的电气性能，成为工业电源系统中提升效率与系统集成度的关键技术。三菱电机自2013年起率先推出第一代SiC模块，随后为满足工业设备对效率、小型化及轻量化的需求，进一步开发了第二代SiC MOSFET产品系列。
当前第二代工业SiC模块涵盖1200V与1700V两种电压等级，并提供300A至1200A的多种电流规格，广泛适用于各类高功率密度电源系统。下表列出了部分典型型号。
表：第二代SiC MOSFET模块型号
产品性能优势
显著降低导通与开关损耗
以1200V/400A SiC模块FMF400DY-24B为例，在相同负载条件下（VCC=600V, Io=200Arms, PF=0.8, SPWM调制），其总损耗较传统硅基IGBT器件（1200V/450A, CM450DY-24T）降低了约70%，从而有效减小散热系统体积。在维持相同结温的前提下，SiC模块的开关频率可提高至原有水平的六倍，达到90kHz，显著改善变流器输出波形质量。
图示对比结果表明，SiC MOSFET在高频工况下的表现远优于传统IGBT。
图：Si IGBT模块与SiC MOSFET模块性能对比
优化封装结构，减少杂散电感
为降低SiC模块的内部杂散电感，三菱电机在1200V/600A模块FMF600DXE-24BN及1700V/600A模块FMF600DXE-34BN中采用主端子叠层封装设计。该结构将PN电极之间的杂散电感从传统封装的17nH降至9nH（如图所示），从而加快开关速度并有效抑制浪涌电压。
图：NX封装结构下的SiC模块
典型应用领域
在铁路交通系统中，辅助变流器（APS）正逐步向高频化、轻量化方向演进。通过引入高频变压器替代传统工频变压器，可有效减小整体体积与重量，同时提升输出波形质量与系统效率。图示为一种高频APS的典型拓扑结构，其中三电平DC/DC变换、隔离DC/DC变换及DC/AC逆变环节均可采用SiC器件作为核心开关。
图：高频APS系统拓扑
在数据中心供电系统中，固态变压器（SST）凭借其模块化设计、灵活控制与高效率等优点，成为新一代供电架构的重要选择。采用SiC器件作为SST的核心开关，不仅能提升变换效率，还能利用高频特性减小变压器体积，从而提高整体系统功率密度。
图：SST典型拓扑结构