美国业者Apex Microtechnology开发出一系列集成了碳化硅(SiC) MOSFET技术的器件，号称在性能与功率密度方面都有所提升。
电源应用正转向更小占位面积、更高效率的解决方案；为提高功率密度，让器件能够放进更小的封装里，SiC是用来取代硅材料电源分立器件和模块的理想候选技术。因为它们拥有较佳的特性，SiC MOSFET被广泛用于需要高开关频率、高电压、大电流与高效率的电源应用。
此外SiC器件能在高于硅器件可承受的结温下运作，这得前者能实现更好的散热管理，而这也是另一个在缩小芯片尺寸时可利用的优势。
以硅为基础的大功率分立器件和模块，通常需要以大体积散热片为基础的冷却解决方案，这影响了整体解决方案的尺寸。另一方面，SiC能在不需要为散热管理妥协的前提下，提供以更小占位面积实现前所未见的高功率密度的机会。
相较于硅材料，SiC具备许多优势，例如在同样温度和电流水平下，后者的导通电阻较低；低RDS(on)会带来较佳的电流对电压性能和较低的开关损耗。尽管SiC的成本高于硅材料，但是较低的热负载、更简单的散热以及更高的可靠性，弥补了此一缺点。
以上述考虑为出发点，为一系列工业、测试与测量、医疗、航天、半导体资本设备(Semi-cap)与军事等应用提供单片式、混合及开放性架构模拟电源解决方案的供货商Apex，利用SiC的特性开发出数款新产品，包括集成了栅极驱动器的半桥式开关模块SA110，以及同样集成栅极驱动器的三相电源开关模块SA310。
适当的设计能有效地突显SiC的所有特性；Apex在设计大功率器件时谨慎地考虑了寄生效应(会超过导通电阻)，以及走线电感和电阻。图1显示Apex SA310KR组件的方块图，那是一款以SiC为基础，集成栅极驱动器的三相电源模块。
在设计这款SiC基功率器件的过程中，Apex面临的最大的挑战之一是MOSFET驱动器和MOSFET栅极驱动器的合封(co-packaing)。由于高开关频率——这是由SiC提供的主要功能之一，其电流摆率(di/dt)是很高的——需要在PCB布线时特别仔细，以避免可能的噪声形成，或是相邻走线间的相互干扰/串扰。
图1：SA310KR的方块图。(来源：Apex Microtechnology)
此外，在高开关频率下，集肤效应不可忽视——这会导致封装的输出/输入连接的有效横截面积缩减，以及提高电阻。而Apex利用在衬底上的一种先进厚膜技术，双重印刷走线以增加其厚度、降低阻抗，解决了那些潜在问题。
Apex合封解决方案的另一个优势，是将栅极驱动器放在很靠近SiC MOSFET的地方，因此降低栅极的电感效应，这在较高开关频率下的效果会变得相当显著。根据Apex 的说法，通过对散热路径、封装和材料的重视，该公司已经能够实现卓越的散热管理——举例来说，SA110在-40℃到125℃的温度范围内运作时，耗散的功率为89W。
以较小占位面积12引脚Power SIP (DP)形式供应的SA110，具备集成的栅极驱动控制、非常高(达400kHz)的开关频率，以及在A级版本中28A的连续输出电流。该器件适合诸如AC/DC和DC/DC转换器、功率因数校正(PFC)和电机驱动等应用。
SA310采用16引脚Power DIP (KR)封装，集成了三个独立、隔离的半桥，在直接微控制器或数字信号控制器(DSC)控制下，提供最高达80A的尖峰输出电流。SA310采用热传导、电气绝缘衬底，提供了最大多功能性且易于散热，能满足诸如电机控制(BLDC)、变频驱动、DC/AC转换器、电源逆变器、测试设备和磁共振成像(MRI)主线圈电源供应器等应用需求。
上述两款器件都具备保护功能，例如欠压锁定功能和有源米勒钳位，以降低开关噪声、提升可靠性。
最近Apex还发表了一款采用SiC的大功率半桥模块SA111，以小巧专利PQ封装提供高水平功率密度。该模块(参考图2)采用面积仅20×20mm的SMD封装，能提供32A的连续输出电流，处理最高达650V的电源电压，并实现最高为1MHz (维持在安全运作范围)的开关频率。该表面贴装封装具备高散热效率，从顶部冷却，这让用户能优化电路板布局，将散热片直接放在器件顶部。
图2：新推出的Apex SA111。 (来源：Apex Microtechnology)
该款SiC半桥电源模块是MRI梯度线圈驱动、磁性轴承、电机驱动、测试设备、服务器风扇、PFC，以及AC/DC、DC/DC转换器等应用的理想解决方案。SiC MOSFET亦能让SA111承受较高的热应力、处理高达175℃的结温。
SA111 SiC电源模块配备了集成栅极驱动器，欠压锁定和有源米勒钳位，号称是强化了器件控制和保护的完全集成解决方案。SiC大幅改善了散热管理，因为产出的热较少，模块本身散热需求也较小，模块尺寸也能更小；采用该模块的电源供应器也能更小、发热较少且更便宜。
拜其表面贴装封装和特别小的占位面积之赐，SA111能够让设计工程师充分利用电路板面积，允许在高功率密度需求的电路设计上采用多个器件。SA111PQ的样品现在已经能提供给符合资格的客户应用，预计在2022年夏天进行大规模量产。
(参考原文：SiC Enables High–Power Density in a Compact Package，By Maurizio Di Paolo Emilio；本文同步刊登于《电子工程专辑》杂志2022年6月刊)
-
微信扫一扫
一键转发 -
最前沿的电子设计资讯
请关注“电子技术设计微信公众号”
- 高通推断：苹果成功自研5G基带芯片，明年见 高通CEO兼总裁克里斯蒂亚诺·阿蒙表示，苹果与高通至今尚未讨论过2024年的5G基带芯片订单一事，他推测这可能代表苹果打算在2024年推出的iPhone 16系列中，开始采用自家研发的5G基带芯片。
- 谷歌支持LTE的Pixel Watch BoM 报告：成本123美元，三星占 据EDN电子技术设计报道，根据Counterpoint的材料清单报告显示，支持 LTE 的 Pixel Watch 的制造成本为123美元。此版本的Pixel Watch发售时售价为 399 美元，成本价格比零售价低约276 美元。
- 晶圆厂联手封测厂，为供应链赋予新意 在半导体产业日益关注封装技术创新，以超越芯片微缩的困境之际，晶圆厂联手封测厂的合作伙伴关系将支撑起下一代封装技术，并彰显封装技术在半导体供应链的重要意义...
- 称可超越ChatGPT，微软推出新人工智能模型——Kosmos-1 微软推出了 Kosmos-1，据称它是一种多模式大型语言模型 (MLLM)，不仅可以对语言提示做出反应，还可以对视觉线索做出反应，可用于一系列任务，包括图像说明、视觉问题回答等等。
- 风禾尽起！忆芯科技高端企业级主控芯片及方案全球首发！ 忆芯科技在国产高端企业级SSD赛道上，再迎来新里程碑——“风禾尽起 忆芯科技高端企业级芯片及方案发布会”在合肥天鹅湖大酒店隆重举行，面向全球正式首发全新一代高端企业级SSD主控芯片及方案。
- MWC 2023落下帷幕，盘点国产厂商的那些亮眼表现 MWC 2023(世界移动通信大会2023)于2月27日在巴塞罗那正式向全球移动产业伙伴开启，大会也于3月2日正式落下帷幕。展会持续五天，根据官方数据统计，2023年MWC有2000多家全球厂商参展，中国有以OPPO、荣耀为代表的共计28个国产厂商参展。本次展会，各大厂商纷纷拿出自己的看家本领，可谓是亮点多多，今天就带大家一起看看展会上国产厂商展现的那些亮眼技术吧~
- 维持ChatGPT运行将需要超过3万块Nvidia显卡 据TrendForce的最新预测，人工智能（AI）将成为Nvidia的最大收入来源之一。该研究公司估计，OpenAI的ChatGPT最终将需要超过3万块Nvidia显卡的算力以维持运行。
- IEC 61000-4-3标准的步进频率 本文重点在于讨论如何使用更简略的步骤进行IEC 61000-4-3标准的EMI/EMC测试，以加快产品开发时间...
- Win11端Phone Link添加新支持，iPhone能在PC端接打电话 3月1日，微软宣布，为Win11平台上的Phone Link应用程序添加对iPhone的支持。用户通过该应用程序连接PC和iPhone之后，可以在PC端拨打和接听电话、发送和接收短信、直接在PC上查看iPhone的通知。预览版要求Phone Link应用程序版本1.23012.169.0或更高版本。
- 等离子体抛光干式蚀刻为下一代SiC带来质量优势 尽管化学机械抛光(CMP)有一段时期一直是最常用的基板抛光技术，但随着一种新引进的技术——等离子体抛光干式蚀刻(PPDE)被提出，可望克服CMP带来的一些限制。
- 传音Tecno品牌MWC 2023首秀，手机后盖1600色一键更换 据外媒消息，传音Tecno在世界移动通信大会(MWC 2023)上展示了其Chameleon Coloring Technology(变色龙着色技术)。这项技术可以嵌入到智能手机的背板中，只需按一下控制键，就可以在手机的背板上产生多种颜色的变化。
- Arteris FlexNoC 5物理感知NoC IP，物理融合速度快5倍 据Arteris官网消息，系统IP供应商Arteris宣布推出物理感知片上网络（NoC）互连IP Arteris FlexNoC 5，可使SoC架构团队、逻辑设计人员和集成商能够整合跨功率、性能和面积（PPA）的物理约束管理，以提供连接SoC的物理感知IP。该技术使物理融合速度比手动优化快5倍，且布局团队可以减少汽车、通信、消费电子、企业计算和工业应用的迭代次数。
- “高压锅”除了用来炖肉还能干嘛？ 超高压技术作为一种极端实验环境，是物理学家不断攀登科学高峰的体现。
- 拆解报告：X-STATION HDMI+2A1C+SSD三合一氮化镓玲珑坞 充电头网拿到了X-STATION近期新推出的一款多功能Cyberize玲珑坞，是全球首款集充电器、拓展坞和SSD移动硬盘为
- 拆解报告：雅迪180W石墨烯铅酸电池充电器 本次拆解的是雅迪另外一款智能充电器，这款充电器同样为铅酸电池充电器，采用220V交流输入，标称输出电压为60V，输
- PICO 4 VR一体机拆解 PICO 4 VR一体机还采用了双立体声扬声器，通过声场重构技术和头部运动数据计算音效定位，实现空间音频效果。配
- 康佳智能头盔评测 康佳智能头盔以“传统头盔+智能功能”的组合方式，让用户在得到安全保护的同时，享受到更多智能服务。实际用起
- 李想两万字回应：我们如何造车？ 在造车新势力中，理想汽车的李想也是个异类——身为CEO在微博上高强度冲浪，不时与黑粉激情对线；打造产品时与行
- 全球十大动力电池企业盘点之三：三星SDI 三星SDI的电池板块2022年全年营收约970.2亿元人民币，同比增长60.5%，营业利润约69.2亿元人民币，同比+133.2%，营业
- 拆解报告：一加80W超级闪充充电器 一加推出了一款80W输出功率的超级闪充充电器，这款充电器采用白色直板机身设计，配有固定插脚。支持5V2A或5-11V
- 海尔HB-W003真无线耳机评测 外观设计上，海尔HB-W003的充电盒采用新颖的滑盖设计，比常见的产品在视觉效果上更有辨识度。配置功能上，耳机采
- AWEI用维T29 Pro真无线耳机拆解 此次将要拆解的AWEI用维T29 Pro真无线耳机充电盒配备了RGB炫彩呼吸灯，支持开盖即连，支持快速充电；耳机采用了柄
- 两万字详解自动驾驶路径规划的常用算法 自动驾驶自诞生那天起，其志向便已立下，成为熟知城市每一处道路的“老司机”，成为乘客更安全、更舒适、更高效出
- 76份射频和微波资料汇总分享 今天我们分享一下近期整理的一些射频和微波课程网址分享给大家。
- 类比发布车规级变压器原边控制器IS801Q，进一步完善锂电池管理系统 致力于提供高品质芯片的国内优秀模拟及数模混合芯片设计商上海类比半导体技术有限公司（下称“类比半导体”或
- 类比半导体发布四款生物电势测量模拟前端芯片 致力于提供高品质芯片的国内优秀模拟及数模混合芯片设计商上海类比半导体技术有限公司（下称“类比半导体”或
- 意法半导体STM32U5系列MCU上新，提高物联网和嵌入式应用性能和能效 Ajax Systems已使用 新STM32U5 MCU开发下一代无线安保和智能家居解决方案；新STM32U5系列MCU是首款获得NIST
- Vishay推出采用先进Power DFN系列DFN3820A封装的额定电流高达4 汽车级200 V、400 V和 600 V器件厚度仅为0.88 mm，采用可润湿侧翼封装，改善热性能并提高效率
- 锐成芯微推出基于BCD工艺的三层光罩eFlash IP 成都锐成芯微科技股份有限公司宣布，公司推出基于BCD工艺平台的LogicFlash Pro® eFlash IP产品，其特点是在
- 瑞萨电子推出包括汽车级在内的10款全新成功产品组合 这些经过全面测试的解决方案展示了瑞萨的相关产品组合的强大实力，包含电动汽车充电、汽车仪表盘控制和其它应
- QORVO UWB技术帮助移远通信推出具有更高定位精度和安全性的新一 Qorvo宣布，移远通信基于 Qorvo DW3300Q 平台最新推出支持超宽带连接（UWB）技术的车规级模组 AU30Q，面向新一代汽
- 比科奇在MWC 23上为全球市场带来高性能低功耗的商用5G小基站和 现场展示了近十家中外客户基于PC802 PHY SoC开发的5G/4G小基站系统
- Microchip推出新一代PoE交换机，为户外应用增加先进的网络和安全功 PDS-204GCO是广受欢迎的PDS-104GO的下一代解决方案，易于安装且环保
- Teledyne e2v发布150万像素的统包式光学模组Optimom，用于快速轻松 Teledyne Technologies 集团旗下公司 Teledyne e2v 宣布推出 Optimom™ 系列最新产品 Optimom 1.5M，这一系列
- CEVA宣布推出其迄今功能最强大、效率最高的DSP架构， 满足5G-Advan 全新CEVA-XC20延续了CEVA在数字信号处理器领域的行业领导地位。这款DSP架构采用新颖的矢量多线程计算技术，与
- 瑞萨电子推出业界首款用于动态软件开发且基于云的系统开发工具Qu Quick-Connect Studio使用户能够在硬件设计之前快速构建原型并开发量产级软件，从而缩短设计周期
