服务器电源B3M040065Z替代英飞凌COOLMOS的分析

倾佳电子杨茜以服务器电源应用中，B3M040065Z替代英飞凌COOLMOS IPZA65R029CFD7进行分析

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技术说明：BASiC B3M040065Z替代Infineon IPZA65R029CFD7的技术优势分析

BASiC B3M040065Z为650V SiC MOSFET，附Infineon IPZA65R029CFD7为650V CoolMOS CFD7硅基超结MOSFET。以下从关键参数对比、技术优势及适用场景展开分析：

一、关键参数对比

参数B3M040065Z（SiC）IPZA65R029CFD7（Si）优势方向

导通电阻（RDS(on)）49mΩ 63.8mΩ 150°C高温下 SiC更优

栅极电荷（Qg）60nC145nC SiC更优

体二极管反向恢复时间（trr）11ns@25°C 208ns@25°C SiC更优

开关损耗（Eon/Eoff）Eon=115μJ, Eoff=27μJ 未直接标注需仿真验证

热阻（Rth(jc)）0.60K/W0.41K/W 硅基更优

最大结温（Tj）175°C150°C SiC更优

二、碳化硅（SiC）的核心技术优势

超低开关损耗

SiC的栅极电荷（Qg=60nC）仅为硅基器件的41%，显著降低开关过程中的驱动损耗，尤其适合高频应用（如LLC谐振拓扑）。

体二极管反向恢复时间（trr=11ns）比硅基器件快18倍，反向恢复电荷（Qrr=100nC）仅为硅基的6%，可大幅降低软开关拓扑中的反向恢复损耗。

高温性能优异

SiC的导通电阻温度系数更低（RDS(on)从25°C到175°C仅增加37.5%，硅基器件增加120%），高温下导通损耗更稳定。

最高结温（Tj=175°C）支持更高环境温度下的可靠运行，减少散热设计压力。

高频适应性

低输入电容（Ciss=1540pF）和输出电容（Coss=130pF）减少了充放电时间，支持MHz级开关频率，提升功率密度。

三、1600W服务器电源损耗仿真示例

假设条件：

拓扑：LLC谐振半桥，开关频率 fsw=200kHzfsw​=200kHz，输入电压 Vin=400VVin​=400V，输出功率 Pout=1600WPout​=1600W。

每周期导通时间占空比 D=0.5D=0.5，MOSFET电流有效值 IRMS=20AIRMS​=20A。

损耗计算：

导通损耗：

Pcond=IRMS2⋅RDS(on)⋅DPcond​=IRMS2​⋅RDS(on)​⋅D

B3M040065Z（SiC）：Pcond=202⋅0.04⋅0.5=8WPcond​=202⋅0.04⋅0.5=8W

IPZA65R029CFD7（Si）：Pcond=202⋅0.029⋅0.5=5.8WPcond​=202⋅0.029⋅0.5=5.8W

开关损耗：

Psw=(Eon+Eoff)⋅fswPsw​=(Eon​+Eoff​)⋅fsw​

B3M040065Z（SiC）：Psw=(115+27)⋅10−6⋅200k=28.4WPsw​=(115+27)⋅10−6⋅200k=28.4W

IPZA65R029CFD7（Si）：根据CoolMOS CFD7数据估算 Eoss=19.8μJEoss​=19.8μJ，假设 Esw=150μJEsw​=150μJ，则 Psw=150μJ⋅200k=30WPsw​=150μJ⋅200k=30W。

反向恢复损耗：

Prr=Qrr⋅Vin⋅fswPrr​=Qrr​⋅Vin​⋅fsw​

B3M040065Z（SiC）：Prr=100nC⋅400⋅200k=8WPrr​=100nC⋅400⋅200k=8W

IPZA65R029CFD7（Si）：Prr=3.2μC⋅400⋅200k=256WPrr​=3.2μC⋅400⋅200k=256W（需通过软开关消除）

总损耗对比：

B3M040065Z（SiC）：8+28.4+8=44.4W8+28.4+8=44.4W

IPZA65R029CFD7（Si）：5.8+30+0=35.8W5.8+30+0=35.8W（假设软开关完全消除Qrr损耗）

效率提升：

SiC器件在硬开关场景下效率优势显著（需优化驱动设计），但在软开关拓扑中因反向恢复损耗极低，可支持更高频率和功率密度。对于驱动负压供电的需求，BASiC基本股份提供电源IC1521系列和配套的变压器以及驱动IC BTL27524.

四、结论

SiC MOSFET B3M040065Z 在高频、高温、高功率密度场景中优势明显：

适用于需超高频（>200kHz）的服务器电源，可缩小磁性元件体积。

高温环境下可靠性更高，适合数据中心严苛散热条件。

在硬开关或混合拓扑中，损耗比硅基器件低20%以上。

推荐替代场景：LLC谐振拓扑、高环境温度服务器电源、需极致效率的EV充电桩。