该板在设计应用程序的第一步中便为客户提供了FS45MR12W1M1_B11六片装电源模块和EiceDRIVER 1EDI20H12AH 1200 V隔离式栅极驱动器。该模块具有1200 V的额定分块电压，典型的导通状态电阻为45mΩ。它针对具有高频开关操作的电机驱动应用进行了优化。

CoolSiC MOSFET

碳化硅（SiC）是硅和碳的同素异形化合物。 SiC的优点包括：

带宽为3.3 eV，而硅为1.2 eV;

击穿场为2.2 MV / cm，而硅为0.3 MV / cm;

导热率为4.9 W / cmK（硅为1.5 W / cmK）;电子漂移速度为2107 cm / s，而硅为1107 cm / s。

SiC的击穿场高10倍，有源区可以做得更薄，并且可以结合更多自由载流子。结果，电导率实质上更高。 SiC的材料特性使得能够设计与双极IGBT相对的快速开关单极器件。基于宽带隙的功率器件，例如SiC二极管和晶体管，已成为电力电子设计的基本要素。同时，MOSFET通常被认为是选择的概念（图1）。

图1：宽禁带半导体的应用（图片：英飞凌科技）

基于这些SiC材料的优势，SiC MOSFET已成为大功率应用（例如太阳能逆变器和车外电动汽车（EV）充电器）中有吸引力的开关晶体管。得益于特定的沟槽结构，CoolSiC MOSFET可提高沟道迁移率并提高栅极氧化物的可靠性。

英飞凌最近推出了CoolSiC MOSFET器件，以完善其650-V / 1,200-V产品组合。该技术旨在补充这种阻断电压等级的IGBT，并补充成功的CoolMOS技术。 CoolSiC MOSFET 650-V器件的额定值为27mΩ至107mΩ。它们采用经典的三引脚TO-247封装以及四引脚的TO-247封装，从而可实现更低的开关损耗。英飞凌表示，与竞争性硅和SiC解决方案相比，650 V的CoolSiC MOSFET具有诸多优势，包括更高的开关效率和出色的可靠性。

由于对温度的导通电阻（RDS（on））的依赖性非常低，因此MOSFET具有出色的热性能。据说该器件坚固耐用的体二极管保持非常低的反向恢复电荷（Qrr），比最好的超结CoolMOS MOSFET低约80％。换向鲁棒性有助于轻松实现98％的整体系统效率，例如，通过使用连续导通模式图腾柱功率因数校正（PFC）。

图2：FS45MR12W1M1_B11模块的示意图（图片：英飞凌科技）

阻断电压为1200 V的SiC MOSFET在太阳能转换器，不间断电源，电池充电器和工业驱动器等应用中很受关注。 FS45MR12W1M1_B11是EasyPACK 1B 1200V，45mΩ六封装模块，具有CoolSiC MOSFET，NTC电阻和PressFIT接触技术（图2）。据英飞凌称，它以低电感设计提供了最高效率，从而减少了冷却工作。

就其本身而言，罗姆半导体公司提供SCT3105KR 1200V SiC MOSFET，其沟槽栅极结构针对服务器电源，太阳能逆变器和要求高效率的EV充电站进行了优化。使用了新的四引脚封装，该封装将电源和驱动器源端子分开，从而可以最大限度地提高高速开关性能。结果，与传统的三引脚封装（TO-247N）相比，总的开通和关断损耗可以减少多达35％。

评估板

Eval-M5-E1B1245N-SiC评估板是iMOTION模块化应用设计套件（MADK）平台的一部分，设计用于一系列控制板和功率级。该板可通过32针iMOTION MADK-M5接口连接到XMC DriveCard 4400或XMC DriveCard 1300等控制板。

图3：Eval-M5-E1B1245N-SiC评估板的框图（图片：Infineon Technologies）

开源卡配有相位输出分流器，可实现控制传感器。它具有一个三相交流电连接器，一个用于最大程度降低对所连接电网的高频辐射的EMI滤波器，一个整流器，一个用于电动机连接的三相输出，一个提供5 V电压的辅助电源，一个集成式NTC温度传感器，以及碳化硅FS45MR12W1M1_B11六件装电源模块（图3至5）。

图4：Eval-M5-E1B1245N-SiC板（图片：EE Times Europe）

图5：评估板和带风扇的散热器（图片：EE Times Europe）

Eval-M5-E1B1245N-SiC框图如图3所示。所有测量和控制信号都在32针驱动卡接口连接器上提供。板上还提供用于过热和过流保护的硬件电路。功率和信令区域分开，以避免其他干扰。基本绝缘隔离了信号部分。通过将电流MOSFET驱动器和辅助电源变压器（T650，TR200，TR201）替换为具有适用于给定应用的安全认证的部件，可以轻松地将隔离设计升级为安全的电气隔离。

其他功能包括：

输入电压340至480 VAC;

最大7.5 kW电机功率输出;

采用delta-sigma ADC的隔离式电流检测；

通过delta-sigma ADC隔离检测直流母线电压;

热敏电阻输出；

过载和短路硬件保护；

保护期间所有六个开关都关闭；

坚固的栅极驱动器技术，具有针对瞬态和负电压的稳定性；

辅助5V电源;

与标准示波器探头兼容的测量测试点；并符合RoHS。

图6：Eval-M5-E1B1245N-SiC的俯视图（表1中的详细信息）（图片：Infineon Technologies）

电路板尺寸为259×204×1.6 mm，具有四个电气层，每个电气层含35μm铜。图6显示了该板的详细信息，如表1所示。要获得输出电流的准确测量值和对称的过电流检测，必须调整模拟信号的失调电压（图7）。基本的电路板布局可分为四个子类别：转换器的输入电路，辅助电源，功率级和测量值。输入电路配有两个NTC电阻，用于限制浪涌电流。

表1：图6的详细信息

图7：用于偏移调整的相关部件（图片：英飞凌科技）

所有电源电压均由反激式转换器产生，由DC-BUS提供。电源电路由英飞凌ICE5QSAG控制IC来实现。电源电压通过基本绝缘与DC-BUS电位隔离（图8）。

图8：辅助电源（图片：英飞凌科技）

反激转换器旨在产生三个电压电平：17.6、15和6V。15V电源电压主要用于MOSFET驱动器的电源电路。从该电压可从线性稳压器获得–5 V的电源电压，该线性稳压器用于电路板模拟电路的负电源。正模拟电源直接连接到+ 6-V电源。该电压指南还用于为调节器和过流阈值生成生成+5 V电压。

功率级的原理图如图9所示。FS45R12M1W1_B11六件组功率模块的三相引脚连接到一个薄膜电容器和四个陶瓷电容器。在每个相位，输出电流均由分流电阻器测量。分流电压通过电隔离的Δ-ΣDAC测量。二阶低通滤波器以大约6.5 kHz的带宽执行转换。对于失调调整，可以通过R5564电位计针对所有三个电流调整低通滤波器的参考电压。

图9：功率级原理图（图片：英飞凌科技）

本文编译自powerelectronicsnews。