Силовые модули SiC
Microchip Technologies выпустила силовые модули MOSFET из карбида кремния на 1700 В. По-видимому, это одна из первых серьезных проблем, связанных с синхронизацией кремниевых IGBT устройств, в которых используются чрезвычайно высокие напряжения и токи. До настоящего времени уже сформировавшиеся технология IGBT, обладающая способностью работы под высокими значениями тока, делали их незаменимыми в таких приложениях, как двигательные установки для грузовых автомобилей, сверхбыстрые зарядные устройства для электромобилей и системы возобновляемой энергии для коммунальных предприятий.
Однако устройства Microchip на 1700 В имеют гораздо меньшие коммутационные потери, чем IGBT. Это связано с их чрезвычайно низким сопротивлением в открытом состоянии и емкостью перехода, что позволяет им переключаться на гораздо более высоких частотах.
Помимо большей эффективности, более высокая частота переключения SiC MOSFET уменьшает размер и стоимость трансформатора схемы преобразователя. В свою очередь, компактные высокочастотные магниты позволяют создавать меньшие, более легкие блоки преобразования энергии, которые стоят меньше и обладают значительно меньшими размерами, что важно для зарядных станций электрических грузовиков, автобусов и других коммерческих транспортных средств с батарейным питанием.
Другие преимущества нового семейства силовых модулей из карбида кремния:
- Высокая стабильность оксида затворной структуры, которая стабилизирует пороговое напряжение полевых МОП-транзисторов. Расширенные тесты показывают, что устройства не испытывают значительного дрейфа даже после 100000 импульсов в повторяющихся циклах индуктивного переключения без фиксации (R-UIS).
- Испытания R-UIS также показали превосходную лавинную стойкость и параметрическую стабильность, а также стабильность оксида затвора, что является показателем надежной работы в течение всего срока службы системы.
- Внутренний диод полевого МОП-транзистора обладает высокой устойчивостью к деградации. Во многих случаях это может устранить необходимость в использовании внешнего диода.
- Способность выдерживать токи короткого замыкания сопоставима с IGBT.
- Очень пологая кривая RDS (вкл.) в диапазоне температур перехода от 0 до 175 ° C.
- Устойчивость к лавиноопасным условиям возникновения пробоя.
Характеристики модуля обеспечивают быстрый переход к конструкциям на основе SiC и помогают инженерам избегать сложных двухуровневых схем драйверов, которые обычно требуются для сверхмощных IGBT. Кроме того, они производят конструкции с уменьшенным количеством деталей, большей эффективностью и более простыми схемами управления.
Несмотря на все свои преимущества, большинство SiC-устройств обладают некоторыми необычными характеристиками (такими как работа в режиме истощения), что на первых порах может затруднить их проектирование. Чтобы облегчить переход к конструкциям с применением модулей SiC, Microchip предлагает семейство AgileSwitch цифровые программируемые драйверы затвора, которые позволяют управлять SiC MOSFET почти так, как если бы они были IGBT. Высоковольтные SiC MOSFET выпускаются в широком диапазоне корпусов дискретных и силовых модулей, доступных в стандартных и настраиваемых форматах.
Инструменты разработки
Внедрение еще более упрощается с помощью имитационных моделей компании SiC Spice, которые совместимы с аналоговым симулятором MPLAB Mindi, что обеспечивает разработчикам системы ресурсы, необходимые для моделирования характеристик переключения, прежде чем приступить к проектированию оборудования. Инструмент Intelligent Configuration Tool (ICT) позволяет разработчикам моделировать эффективные настройки драйвера затвора из карбида кремния для семейства драйверов AgileSwitch.
Источник: www.electronicdesign.com