应用于无线充电系统的SiC MOSFET关断特性分析

薄 强，王丽芳，3，张玉旺，陶成轩，刘志孟，蒙金雪

（1.中国科学院电工研究所，北京市 100190；2.中国科学院大学，北京市 100049；3.电力电子与电气驱动重点实验室（中国科学院），北京市 100190）

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无线充电技术实现了电源与负载之间的电气隔离，并解决了裸露导线造成的用电安全等问题［1-4］。目前该技术在电动汽车无线充电、植入式医疗、水下供电等领域得到广泛的研究［5-8］。SiC MOSFET相比Si器件具有更高的开关速度、更低的导通损耗和更高的结温等优势，这对减小开关损耗、提高开关频率和缩短死区时间非常有利，采用SiC MOSFET的无线充电系统可取得更高的效率、更高的功率密度和更优的整机性能［9-10］。

无线充电系统在发射侧和接受侧设置补偿网络，并采用谐振的方式提高系统的输出功率和传输效率。目前，广泛使用的基本补偿网络有4种［3］:SS（series-series）型、SP（series-parallel）型、PS（parallelseries）型、PP（parallel-parallel）型，但由于这些单元件补偿拓扑抗偏移能力不强导致负载或互感发生变化时引起输出功率和传输效率的下降，因此，需采用复合补偿拓扑来提高系统的工作性能。LCC-S（即发射侧采用一个电感、两个电容的复合补偿，而接受侧采用串联电容补偿）补偿拓扑在发射侧采用LCC复合补偿，增加的补偿电感相当于增加了一个调节自由度，而在接受侧采用串联补偿，该拓扑具有发射线圈恒流、适用多负载供电、电压增益与负载无关等优点，可以方便地控制负载功率［11-13］。

一般而言，应用于无线充电系统的SiC MOSFET是软开通、硬关断的，而硬关断将影响系统的传输效率和关断电应力，因此需要对系统的关断特性进行研究。……