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串联SiC MOSFET及体二极管的电压均衡分析
Analysis of Voltage Sharing of Series-Connected SiC MOSFETs and Body-Diodes
Xiang Lin · Lakshmi Ravi · Yuhao Zhang · Rolando Burgos 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年7月
近年来，SiC MOSFET在中压电力转换应用中备受关注。为提升阻断电压等级，串联SiC MOSFET是一种极具吸引力的方案，但常面临严重的电压不平衡问题。本文详细研究了寄生电容对电压不平衡的影响，为解决该问题提供了深入见解。
解读: 随着阳光电源在大型地面电站及储能领域向更高电压等级（如1500V及以上）迈进，SiC器件的应用已成为提升功率密度和效率的关键。该研究针对串联SiC MOSFET的电压不平衡问题，对公司在研发高压组串式逆变器及PowerTitan系列大功率储能变流器（PCS）时，优化功率模块驱动电路设计、提升系统可靠...
基于栅极电荷时间的平面型SiC MOSFET栅氧化层退化在线监测
Online Gate-Oxide Degradation Monitoring of Planar SiC MOSFETs Based on Gate Charge Time
Minghang Xie · Pengju Sun · Kaihong Wang · Quanming Luo 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年6月
栅氧化层退化是SiC MOSFET面临的关键可靠性问题之一。本文提出了一种通过提取特定栅极电压范围内的栅极电荷时间，对平面型SiC MOSFET进行在线栅氧化层退化监测的方法，为功率器件的健康状态评估提供了有效手段。
解读: 随着阳光电源在光伏逆变器（如组串式、集中式）及储能系统（如PowerTitan、PowerStack）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核心竞争力。该研究提出的在线监测方法无需额外复杂硬件，可直接集成于iSolarCloud智能运维平台或逆变器控制板中，实现对SiC...
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...
用于SiC基VHF功率转换的波形整形Class Φ谐振栅极驱动器
Class Φ Resonant Gate Driver With Waveform Shaping for SiC-Based VHF Power Conversion
Prateek Wagle · Ioannis Nikiforidis · Paul D. Mitcheson · IEEE Transactions on Power Electronics · 预计 2026年5月
针对SiC MOSFET在高频应用中因输入电容大及电压摆幅要求高而面临的驱动挑战，本文提出了一种Class Φ谐振栅极驱动拓扑。通过在6.78 MHz Class E逆变器功率级中应用该设计，并利用状态空间分析进行性能优化，有效提升了高频功率转换效率。
解读: 该技术对阳光电源的下一代高功率密度逆变器研发具有重要参考价值。随着光伏逆变器和储能PCS向更高开关频率（VHF）演进以减小磁性元件体积，SiC器件的驱动损耗成为瓶颈。Class Φ谐振驱动技术能有效降低栅极驱动损耗，提升系统整体效率。建议研发团队关注该拓扑在组串式逆变器及PowerTitan系列储能...
一种用于SiC-MOSFET串联的新型有源电压钳位电路拓扑
A Novel Active Voltage Clamping Circuit Topology for Series-Connection of SiC-MOSFETs
Fan Zhang · Yu Ren · Xu Yang · Wenjie Chen 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年4月
SiC-MOSFET串联是实现高压、高速开关功率器件的有效途径。针对串联应用中电压不均衡问题，本文提出了一种新型有源电压钳位电路拓扑，能够有效钳位串联SiC-MOSFET的最大漏源电压。
解读: 该技术对阳光电源的高压光伏逆变器（如1500V及以上组串式逆变器）和大型储能系统（如PowerTitan系列）具有重要意义。随着光伏系统电压等级不断提升，SiC器件的应用已成为提升功率密度和效率的关键。通过该有源电压钳位技术，可以解决高压场景下SiC器件串联的均压难题，从而在不依赖超高压单管的情况下...
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...
一种改进的碳化硅MOSFET导通特性测量方法
An Improved Methodology for Measuring the Conduction Characteristics of SiC MOSFETs
Brian T. DeBoi · Andrew N. Lemmon · Arthur Boutry · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年9月
开发高精度碳化硅(SiC) MOSFET行为模型需覆盖全工作区间的导通特性。然而，商用曲线追踪仪在低漏源电压下的测量范围受限，且存在动态稳定时间长等问题，导致测量误差。本文提出了一种改进的测量方法，旨在提升SiC器件在全工作区间的导通特性表征精度，为功率变换器的精确建模与设计提供支撑。
解读: 该研究直接服务于阳光电源的核心功率器件选型与建模工作。随着公司组串式逆变器、PowerTitan储能系统及风电变流器向高功率密度、高效率方向演进，SiC MOSFET的应用日益广泛。该改进测量方法能显著提升器件行为模型的准确性，有助于优化逆变器及PCS的损耗计算与热设计，从而提升产品效率。建议研发团...
一种基于耦合电感的SiC MOSFET串联主动均压方法
An Active Voltage Balancing Method for Series Connection of SiC MOSFETs With Coupling Inductor
Chengmin Li · Saizhen Chen · Wuhua Li · Huan Yang 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年9月
SiC MOSFET串联是提升器件耐压等级的有效途径，但电压不平衡是其面临的核心挑战。本文提出了一种适用于两管串联的主动均压方法，通过应用低匝数的多绕组耦合电感，实现了电压偏差的有效抑制。
解读: 该技术对于阳光电源在高压大功率电力电子变换器（如大型集中式光伏逆变器、高压储能PCS及风电变流器）的研发具有重要参考价值。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。通过耦合电感实现主动均压，可有效解决串联器件的动态电压不平衡问题，提升系统可靠性并降低对器件筛选的依赖。建...
用于SiC MOSFET瞬态仿真的一种快速准确的混合数据驱动建模方法
Hybrid Data-Driven Modeling Methodology for Fast and Accurate Transient Simulation of SiC MOSFETs
Peng Yang · Wenlong Ming · Jun Liang · Ingo Ludtke 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年1月
为实现SiC MOSFET瞬态仿真的快速与高精度，本文提出了一种混合数据驱动建模方法。不同于基于复杂非线性方程的传统建模，该方法利用人工神经网络（ANN）进行建模。通过在全工作区域测量I-V特性来训练模型，从而在保证精度的同时显著提升了仿真效率。
解读: SiC MOSFET是阳光电源组串式光伏逆变器、PowerTitan储能系统及电动汽车充电桩提升功率密度和效率的核心器件。该建模方法利用机器学习替代复杂的物理方程，能显著缩短研发阶段的电路仿真周期，并提升对高频开关瞬态过程的预测精度。建议研发团队将其应用于高频功率模块的优化设计中，以辅助评估SiC器...
基于开关瞬态的SiC MOSFET结温估计及老化补偿方法
Switching Transient-Based Junction Temperature Estimation of SiC MOSFETs With Aging Compensation
Masoud Farhadi · Rahman Sajadi · Bhanu Teja Vankayalapati · Bilal Akin · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年10月
本文提出了一种SiC MOSFET在线结温（Tj）测量新方法。通过捕捉共源极杂散电感中的电压尖峰，获取SiC MOSFET的开关瞬态信息，进而提取与温度相关的特征参数，并实现了对器件老化效应的补偿，提高了结温估计的准确性。
解读: 该技术对阳光电源的核心产品线具有极高价值。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 MOSFET以提升功率密度和效率，精准的在线结温监测是实现器件健康管理和寿命预测的关键。该方法无需额外传感器，通过提取开关瞬态即可实现结温感知，有助于优化逆变器...
Si/SiC混合开关的自适应门极延迟时间控制以提升逆变器效率
Adaptive Gate Delay-Time Control of Si/SiC Hybrid Switch for Efficiency Improvement in Inverters
Zishun Peng · Jun Wang · Zeng Liu · Zongjian Li 等8人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年3月
针对Si/SiC混合开关在不同结温和电流工况下的时变特性，本文提出了一种基于群智能算法的自适应门极延迟时间控制方法。该方法旨在优化混合开关的开关过程，从而显著提升逆变器在全工况下的转换效率。
解读: 该技术对阳光电源的核心产品线具有极高的应用价值。在组串式逆变器和PowerTitan/PowerStack储能变流器（PCS）中，Si/SiC混合开关方案能有效平衡成本与效率。通过引入自适应门极延迟控制，可进一步挖掘SiC器件的性能潜力，降低开关损耗，提升整机功率密度。建议研发团队在下一代高压大功率...
用于直流-交流中压功率变换应用的串联SiC MOSFET混合电压平衡方法
Hybrid Voltage Balancing Approach for Series-Connected SiC MOSFETs for DC–AC Medium-Voltage Power Conversion Applications
Xiang Lin · Lakshmi Ravi · Rolando Burgos · Dong Dong · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年7月
针对中压高密度功率变换需求，本文研究了串联SiC MOSFET的电压平衡问题。由于SiC器件开关速度极快，电压均衡对寄生参数和门极驱动失配高度敏感。文章提出了一种混合电压平衡方案，以解决高频开关下的电压不均挑战，提升中压功率变换器的可靠性与效率。
解读: 该技术对阳光电源的中压组串式逆变器及PowerTitan系列储能PCS具有重要参考价值。随着光伏与储能系统向更高直流电压等级（如1500V甚至更高）演进，串联SiC技术是提升功率密度和效率的关键路径。该研究提出的电压平衡策略可有效降低高压下器件击穿风险，提升系统可靠性。建议研发团队关注该方案在多电平...
一种基于开尔文源极SiC MOSFET栅极电压控制的超快低侵入式短路限流方法
An Ultrafast and Low-Invasive Short-Circuit Current Limiting Method by Gate Voltage Control for SiC MOSFETs With Kelvin-Source
Yifan Wu · Chi Li · Jianwei Liu · Zedong Zheng · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年12月
针对SiC MOSFET在短路故障期间保护延迟内出现的大电流尖峰问题，该文提出了一种利用开尔文源极结构进行栅极电压控制的超快限流方法。该方法能有效抑制短路电流峰值，降低器件损坏风险并减缓老化，提升功率模块的可靠性。
解读: 该技术对阳光电源的核心产品线具有极高价值。在组串式光伏逆变器和PowerTitan/PowerStack储能变流器（PCS）中，SiC MOSFET已成为提升功率密度和效率的关键器件。该研究提出的超快限流技术可直接集成于阳光电源的驱动电路设计中，在短路故障发生时实现毫秒级响应，显著提升系统在极端工况...
降低SiC MOSFET开通损耗的电荷泵栅极驱动技术
Charge Pump Gate Drive to Reduce Turn-ON Switching Loss of SiC MOSFETs
Handong Gui · Jingjing Sun · Leon M. Tolbert · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年12月
在硬开关应用中，SiC MOSFET的开通损耗占据了开关损耗的主要部分。受限于栅极电压额定值及较大的内部栅极电阻，传统电压源驱动（VSG）难以有效降低该损耗。本文提出了一种电荷泵栅极驱动（CPG）电路，通过预充电技术有效降低了SiC MOSFET的开通损耗。
解读: 该技术对阳光电源的核心产品线具有显著的优化价值。在组串式光伏逆变器和PowerTitan/PowerStack储能变流器中，SiC MOSFET已成为提升功率密度和效率的关键器件。通过引入电荷泵栅极驱动技术，可以进一步降低高频开关下的开通损耗，从而提升整机效率，并有效缓解高功率密度设计带来的散热压力...
一种具有间接栅极氧化层健康监测功能的自适应电平移位栅极驱动器，用于抑制SiC MOSFET串扰
Adaptive Level-Shift Gate Driver With Indirect Gate Oxide Health Monitoring for Suppressing Crosstalk of SiC MOSFETs
Ho-Tin Tang · Henry Shu-Hung Chung · Kevin Jing Chen · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年8月
本文提出了一种用于桥式SiC MOSFET串扰抑制的自适应栅极驱动器，集成了间接栅极氧化层健康监测功能。通过对短路老化前后SiC MOSFET固有参数变化的全面评估，发现栅极漏电流是反映栅极氧化层退化的有效前兆指标。
解读: 该技术对阳光电源的核心产品线具有极高价值。随着公司在组串式光伏逆变器和PowerTitan系列储能系统中大规模应用SiC MOSFET以提升功率密度和效率，串扰抑制和器件可靠性监测成为关键挑战。该驱动方案不仅能解决高频开关下的串扰问题，提升系统EMC性能，其集成的健康监测功能还可直接赋能iSolar...
一种用于高压脉冲电源开关速度和开关损耗计算的SiC MOSFET精确解析模型
An Accurate Analytical Model of SiC MOSFETs for Switching Speed and Switching Loss Calculation in High-Voltage Pulsed Power Supplies
Zaojun Ma · Yunqing Pei · Laili Wang · Qingshou Yang 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年3月
本文针对高压脉冲电源（HVPPS）中SiC MOSFET的应用，提出了一种精确的解析模型，用于计算其开关速度和开关损耗。该模型克服了传统双脉冲测试在特定应用场景下的局限性，为实现高压脉冲电源的高效率和纳秒级输出提供了理论支撑。
解读: 该模型对阳光电源的核心业务具有重要参考价值。随着阳光电源组串式逆变器及PowerTitan系列储能PCS向更高功率密度和更高电压等级演进，SiC器件的应用已成为提升效率的关键。该解析模型能够辅助研发团队在设计阶段更精准地评估SiC MOSFET的开关损耗，从而优化散热设计与驱动电路参数，提升产品在极...
基于自适应变步长代谢灰色模型的直流固态功率控制器SiC MOSFET在线短期老化状态预测
Online Short-Term Aging Status Prediction of SiC MOSFETs for DC Solid-State Power Controller Using Adaptive Variable Time-Steps Metabolic Gray Model
Bin Yu · Li Wang · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年10月
SiC MOSFET是直流固态功率控制器（dc-SSPC）的核心器件。为提升dc-SSPC的可靠性，本文提出一种基于自适应变步长代谢灰色模型的在线老化预测方法。该方法无需大量训练数据或精确物理参数，有效降低了计算资源消耗，为功率器件的寿命预测提供了高效解决方案。
解读: 该技术对阳光电源的核心业务具有极高价值。随着公司组串式逆变器及PowerTitan/PowerStack储能系统全面转向SiC功率器件以提升功率密度和效率，器件的在线健康管理（PHM）成为提升系统可靠性的关键。该研究提出的轻量化预测算法，可集成至iSolarCloud智能运维平台或嵌入式控制板中，实...
一种变负载电流条件下SiC MOSFET电压过冲抑制的自调节有源栅极驱动器
A Self-Regulating Active Gate Driver of Voltage Overshoot Suppression for SiC MOSFETs Under Variable Load Current Conditions
Wensheng Song · Tingwen Hu · Jian Chen · Tao Tang 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年8月
相比硅基器件，SiC MOSFET具有更快的开关速度和更高的开关频率。然而，其快速开关特性与功率回路中的寄生电感会导致关断瞬态产生严重的电压过冲。本文提出了一种自调节有源栅极驱动电路，旨在变负载电流条件下有效抑制SiC MOSFET的电压过冲，提升功率变换系统的可靠性。
解读: 该技术对阳光电源的核心产品线具有极高的应用价值。随着阳光电源在组串式逆变器和PowerTitan/PowerStack储能系统中全面推进SiC器件的应用以提升功率密度和效率，关断电压过冲问题直接影响器件寿命与系统可靠性。该自调节驱动技术可有效解决高频开关下的电压尖峰问题，减少对吸收电路（Snubbe...
平面栅与沟槽栅SiC功率MOSFET在重复短路应力下退化位置的表征方法
Methodology for Characterizing Degradation Locations of Planar and Trench Gate SiC Power Mosfets Under Repetitive Short-Circuit Stress
Yi Yang · Mingchao Yang · Zhaoyuan Gu · Songquan Yang 等8人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年11月
本文针对SiC MOSFET在重复短路应力下的可靠性问题，提出了一种结合深能级瞬态谱（DLTS）与分裂C-V测试的方法，用于分离器件的陷阱特性。研究深入对比了平面栅（PG）与沟槽栅（TG）SiC MOSFET在短路应力下的退化机理与具体位置，为提升功率器件的长期可靠性提供了理论支撑。
解读: SiC器件是阳光电源新一代组串式逆变器、PowerTitan系列储能系统及高压充电桩的核心功率组件。随着产品向高功率密度和高效率演进，SiC MOSFET的短路耐受能力与长期可靠性直接决定了系统的故障保护策略与寿命设计。本文提出的退化机理表征方法，有助于研发团队在器件选型阶段更精准地评估PG与TG结...
基于FDR的SiC-MOSFET栅极氧化层失效无损检测方法研究
Non-destructive Detection Method for Gate Oxide Failure in SiC-MOSFET Based on FDR
张俊杰 · 贠明辉 · 谭亮 · 韩兴国 等5人 · 电子元件与材料 · 2025年3月 · Vol.44
针对栅极氧化层失效的无损检测对提升SiC-MOSFET可靠性具有重要意义。本文基于器件物理模型建立小信号等效电路，并转化为T形网络的频域阻抗模型，结合频域反射（FDR）技术实现寄生参数精确表征。通过高温栅偏老化实验开展阈值电压退化研究，结果表明老化导致VGS(th)正向漂移，CGS增大、CGD显著减小，CDS变化微弱。退化严重器件的频域阻抗参数谐振频率上移，Z22在100 kHz低频段阻抗明显下降，呈现出与栅氧失效强相关的特征响应。该方法无需导通器件或额外测试电路，可实现快速、无损、通用的失效检...
解读: 该SiC-MOSFET栅极氧化层无损检测技术对阳光电源产品可靠性提升具有重要价值。可直接应用于ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器中SiC功率模块的质量筛选和在线监测,尤其适用于PowerTitan等大功率产品的预防性维护。通过FDR技术实现栅氧失效的早期预警,可有效降低高温、大电流工况下的器件失...
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