广告

利用SiC应对开关速度挑战

2022-09-02 17:21:42 UnitedSiC公司 阅读:
电源转换器可以使用不同技术的宽禁带半导体,人们常常会比较这些半导体的开关速度和边沿速率。速度越快,支持的工作频率就越高,损耗就越低,电源转换器磁性元件就越小,听上去很美好。而在真实世界中,更快的dV/dt和di/dt也会成为一个问题,使您难以满足EMI规格要求…

uemednc

电源转换器可以使用不同技术的宽禁带半导体,人们常常会比较这些半导体的开关速度和边沿速率。速度越快,支持的工作频率就越高,损耗就越低,电源转换器磁性元件就越小,听上去很美好。而在真实世界中,更快的dV/dt和di/dt也会成为一个问题,使您难以满足EMI规格要求——极小的轨道值或寄生电感以及电路电容会产生振铃,而且如果必须添加多个昂贵的大滤波器来突破发射限制,宽禁带技术就变得没那么有吸引力了。振铃还会导致电压过冲,从而可能造成损坏,至少会降低电压安全裕度,因而必须使用额定电压更高或更昂贵的器件,而这通常伴随更高的导电损耗。uemednc

边沿放缓会增加耗散

在实践中,必须控制边沿速率以避免过冲应力,一个常见解决办法是添加栅极电阻,而且通常会使用二极管栅极控制方法让电阻在打开瞬态和关闭瞬态具有不同的电阻值。当然,这会降低电压和电流边沿速率以及内部电压过冲,但是会增加关闭时的电压/电流重叠,从而提高耗散的功率,而且毫不影响振铃持续时间,该时间发生在关闭瞬态和栅极驱动稳定后。尝试降低电感以尽量减小振铃的努力也会因实际布局而失败,因为实际布局需要实现安全分离并符合所选器件封装类型。uemednc

缓冲电路是领跑技术

使用SiC FET时有更好的解决办法,对于硬开关应用,这个办法是跨器件使用小,而对于软开关,则是在开关处使用电容器,并跨直流链路轨使用RC缓冲电路。即使缓冲电路RC值小,也可以有效抑制振铃,同时限制过冲并保持低损耗。图1显示的是在硬开关电路中缓冲电路将过冲值控制到与使用5欧姆栅极电阻时相同,但是却阻尼却好得多。与仅使用栅极电阻相比,关闭能量Eoff会减半,但是打开能量Eon会增加10%,因此,为了进行公平比较,我们比较Etotal,结果表明整个缓冲电路方法更高效,同时能提高我们需要的阻尼。在真实电路中,如果ID是40A,开关频率为100kHz,则使用缓冲电路并且没有Rgoff的40毫欧SiC FET会耗散10.9W功率,低于仅使用5欧姆Rgoff时。在这两种情况下,Rgon都设为5欧姆。对于软开关应用,采用简单电容器缓冲电路时损耗甚至会更低。uemednc

uemednc

图1.缓冲电路在硬开关电路中控制过冲uemednc

从波形中可以看出,栅极电阻解决办法还会增加从栅极驱动到漏极电压上升之间的延迟,大约会从33ns延迟到104ns,而这会限制可以达到的最小占空比和高频转换器电路的运行范围。uemednc

SiC FET用户指南可加快缓冲电路值选择

通过观察振铃波形可以轻松计算缓冲电路值,只需添加一个小的已知缓冲电路电容器C1,它的电容大约是SiC FET数据表输出电容Coss的3倍,然后观察频率变化,再推断出寄生电容C0,其中包含Coss、杂散电容和所有散热贡献。寄生电感L现在可以通过L-C谐振方程计算得出。可能的缓冲电路起始值为C1= 2 x C0,R=√(L/(C0+C1))。还可以在UnitedSiC网站上找到推荐值,参见:SiC FET用户指南。这里提供了各种产品在硬开关和软开关的LLC和PSFB应用以及一系列频率下的值,可以调节这些值,以实现可接受的效率、电压应力和EMI的组合。uemednc

因此,您可以做好准备,让您的电源转换器电路加速至高频,并获得较小的滤波和功率级磁性元件带来的体积、重量和成本优势。所有这些都需要使用最佳SiC FET额定电压来完成任务,并让所含EMI达到可控级别。uemednc

责编:Franklin
  • 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”
  • 非抗辐射MOSFET能用于辐射环境吗? 最近遇到一家客户有点“不切实际”地执意要在辐射暴露的供电应用中,使用并非专为辐射环境而设计的功率MOSFET……
  • SiC衬底的生产到底难在哪里? 全球“双碳”背景下,绿色能源的普及和汽车电动化已经逐渐成为了趋势。特斯拉首次将意法半导体生产的24个SiC MOSFET功率模块引入其Model 3的主逆变器中,推动了碳化硅功率器件市场的增长。
  • 全球碳化硅 (SiC)市场专利格局分析报告 碳化硅在电动汽车 (EV) 应用中的采用正在推动碳化硅 (SiC) 功率器件市场的增长。
  • 比亚迪更新光伏逆变专属IGBT为绿色发电助力  在“碳中和”的背景下,光伏逆变器的核心IGBT功率半导体的市场需求与日俱增,比亚迪半导体发布的两款光伏逆变IGBT有哪些参数和优势呢?
  • 仅16个本科员工,却是国内功率半导体市场第二梯队?网友:怎 近日,黄山芯微电子股份有限公司(简称“芯微电子”)的招股说明书成了业内议论的话题。研发人员为88人,占比11.1%,本科学历的员工人数仅为16人,占比2.02%。却被列为国内功率半导体市场的第二梯队,即研发设计制造能力相对突出,且少数突破了功率半导体芯片技术瓶颈的公司。网友提出质疑:这个大专学历占多数的88人研发团队是如何做到的?
  • “中国IC设计成就奖”提名产品简介:PLC电力线载波通信 LD801是一款适用于12MHz以下窄带、高速或宽带中频电力线载波通信(PLC)的高性能线路驱动(功放)芯片,最大输出功率24dBm。
  • “中国IC设计成就奖”提名产品简介:碳化硅肖特基二极管 碳化硅肖特基功率二极管在开关电源电路中的应用,更好的让电路工作在高频状态,减小电路中电感等元件体积重量,由于碳化硅肖特基二极管优良的耐温性能和低损耗特性,让电路中热沉的体积重量得到改善,便于优化电路的热设计,与此同时,应用了SOD123封装形式的该款器件,为功率二极管小型化提出了解决方案,更好的贴合对器件小型化和产品功率密度改善有要求的客户需求。该产品可应用于高频ACF,小功率GaN适配器,驱动部分自举电路,高频DC/DC电路等应用场合。G51XT碳化硅肖特基二极管已进入市场,有良好的市场反馈。
  • “中国IC设计成就奖”提名产品简介:屏蔽栅金属氧化场效 捷捷微电 (上海) 科技有限公司已推出的 N 沟道 100V 含自有先进平台 JSFET 系列中的 JMSH1001ATL ,采用了经 AEQ-101 验证、具超优热导性能的 PowerJE10x12 (TOLL) 创新型封装。
  • “中国IC设计成就奖”提名产品简介:超高耐压贴片SJ-MOS 维安面向全球市场,在800V及以上超高压产品进行了大量的技术投入,经过近多年的超高压SJ-MOSFET产品研发积累,已开发出国内非常领先的工艺技术,可以将小封装,高耐压导通电阻做到非常低水平。给客户提供高功率密度的800V及900V以上耐压产品。此举填补国内空白,打破了进口品牌垄断的局面。降低对国外产品依存度。维安1000V超结工艺产品技术利用电荷平衡原理实现高耐压的低导通电阻的特性。相比VD-MOSFET 结构工艺产品,SJ-MOSFET有更好的更小封装和成本优势。目前市场使用1000V耐压MOSFET,多以TO247, TO-3P甚至TO-268超大封装。维安1000V器件WMO05N100C2,使用TO-252/DPAK贴片封装,内阻低至3.5Ω,相比同规格VDMOSFET 6-7Ω 下降1倍。目前在工业控制,中低压配电等380VAC输入场景得到广泛应用。
  • Vishay推出最新第四代600 V E系列MOSFET器件, RDS(O 超级结器件降低传导和开关损耗,提高通信、服务器和数据中心应用能效
  • 【技术大咖测试笔记系列】之十:在当今高压半导体器件上 宽带隙(WBG)器件由于物理特点,机身二极管压降较高,因此对空转时间和打开/关闭跳变的控制要求要更严格。准确的电源和测量测试对表征这些高压器件非常关键,以便能够及时制订正确的设计决策。
  • Syndion GP:赋能先进功率器件的未来 未来的特种技术需要怎样的芯片制造工艺?
广告
热门推荐
广告
广告
EE直播间
在线研讨会
广告
广告
面包芯语
广告
向右滑动:上一篇 向左滑动:下一篇 我知道了