CISSOID发布最新工业和汽车级碳化硅功率模块高温

2019-07-26 13:32

  面向航空、工业和石油及自然气市场,咱们专为极度温度与顽劣情况供给信号调理、电机节制、时钟及电源办理方面的处理方案。CISSOID产物机能靠得住,可在-55C~+225C温度范畴的前提下事情。

  图1. 高温高压断绝栅驱动器用于 62mmSiC MOSFET电源模块

  得益于低开关转换损耗,碳化硅晶体管可以大概在处于节制下的功率器件连结冷却的同时,实现电源转换器的高开关频次。这就缩减了滤波器和变压器的尺寸,也大大减小了电源转换器的尺寸和分量。为了包管高频开关操作的平安,栅极驱动器的断绝DC-DC转换器必需可以大概供给足够的均匀栅极电流,其计较方式是栅极总电荷乘以开关频次。CMT-TIT8243栅极驱动器可认为每个通道供给95mA的均匀栅极电流。在800V/300A下,1200 V/300A SiC MOSFET模块的总栅极电荷约为1C,这象征着栅极驱动器能够在92kHz的开关频次下事情。现实上,最大开关频次将遭到功率模块中开关损耗的制约,而不是遭到栅极驱动器的制约。

  SiC MOSFET支撑倏地开关和低开关损耗。通过削减外部栅极电阻从而添加了峰值栅极电流和dV/dt,进一步低落了开关损耗。因而,栅极驱动器必需可以大概供给岑岭值栅极电流以实现高功率效率。为了制约dV/dt并避免模块内部扰动,凡是对碳化硅功率模块进行内部阻尼抑止。CAS300M12BM2模块的内部栅极电阻为3欧姆。当驱动电压为+20V/-5V时,内部栅极电阻将峰值栅极电流制约在8.3A。凡是提议添加最小的外部栅极电阻,比方2.5欧姆,以避免任何关扰,且将峰值电流制约在4.5A。当温度为125C且最大峰值栅极电流为10A时,CMT-TIT8243栅极驱动器能够以最大的dV/dt驱动1200V/300A 碳化硅功率模块,从而使开关转换损耗变得最小。

  在呈现毛病的环境下,功率晶体管进行迟缓封闭,以将高dI/dt的超调影响降到最低。

  在关断后为负栅极电阻成立旁路,以庇护功率场效应晶体管不受寄素性接通的影响。

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  该篇将于7月19日颁发的论文的作者包罗:P. Delatte, R. Burbidge, N. Pequignot, E.Vanzieleghem, J. Luo, A. Cao.

  CISSOID在论文中提出了一种新的栅极驱动板,其额定温度为125C(Ta),它还针对采用半桥式SiC MOSFET的 62mm功率模块进行了优化,如图1所示。这款采用CISSOID HADES栅极驱动器芯片组的电路板的额定温度为175C(Tj),并为工业使用中利用的高密度功率转换器设想供给了散热设想余量。基于不异的手艺,目前正在为基于碳化硅的电动汽车电源逆变器开辟三相栅极驱动板。

  碳化硅手艺将高于600伏的阻断电压的各类最佳劣势带给了用户。高dI/dt比在包罗电源模块、母线和直流母线电容等电源回路中的寄生电感上发生了电压超调。栅极驱动器也面对这些高电压并必需包管高断绝。CMT-TIT8243栅极驱动用拥有高断绝电压(在50赫兹/1分钟时为3600 Vrms),可在顽劣的电压情况下供给平安冗余,而且还设想了高断绝距离(creepace14 mm,间隙12 mm),以便在污染情况下平安运转:

  在接通电源及消隐时间后查抄场效应晶体管能否放电,源电压能否低于阈值。不然,很可能象征着电源子体系产生了短路,必需封闭有源晶体管。

  专一于汽车范畴,咱们可供给高效的功率转换和精良的电机驱动方案:合用于SiC和 GaN 开关管的高压门驱动,具低电感及加强热机能的功率模块,以及超越AEC-Q100 0级品质尺度的175C事情温度的汽车级元器件。

  因为事情时可蒙受的结温度更高,SiC MOSFET手艺也有助于实现高功率密度。跟着转换器内部功率密度的添加,情况温度也随之升高。人们在勤奋使得电源模块降温的时候,他们却往往轻忽了栅极驱动器的冷却。在不低落最大均匀栅极的电流时,CMT-TIT8243的栅极驱动器的情况事情温度为125C,为高功率密度转换器供给了更高的温度余量,从而简化了其散热设想和机器设想。当SiC MOSFET的导通电阻随栅极至源极电压的低落而低落时,拥有不变和精确的正驱动电压长短常主要的。必需处置正驱动电压的主要变迁象征着在功率转换器的散热和温度节制设想中必必要有更大的余量。CMTTIT8243栅极驱动器的正驱动电压精度高于5%,这能够简化功率级的散热和温度节制设想。

  若是但愿通过高dV/dt来削减开关损耗,则会使栅极驱动器的设想变得更具应战性。现实上,高dV/dt通过诸如电源变压器和数字断绝器等断绝阻断的寄生电容时,会发生高共模电流来滋扰栅极驱动器的运转,并发生不需要的举动,如附加的开机或关机。CMT-TIT8243栅极驱动器的设想旨在供给针对高dV/dt的鲁棒性:为了实现低寄生电容而对电源变压器进行了优化,以尽量低落共模电流。高压侧驱动器和包罗电源变压器和断绝器在内的主功效侧之间的总寄生电容小于10pF。CMT-TIT8243包管在dV/dt50kv/s下一般事情。别的CMTTIT8243栅极驱动器还拥有用于输入脉宽调制信号的RS-422差分接口,以提高功率级倏地转换时期的信号完备性。

  各行业所需高温半导体处理方案的带领者CISSOID今日颁布颁发,公司将在7月17日 20日于北京举行的“第二届亚太碳化硅及有关资料国际集会”上,颁发题为“一种用于工业和汽车级碳化硅MOSFET功率模块的高温栅极驱动器”的论文,并引见公司在该范畴的最新钻研开辟功效。CISSOID首席手艺官Pierre Delatte将于19日在该集会上颁发该文章。

  当今,碳化硅(SiC)在汽车制作商的鼎力追捧下方兴日盛,碳化硅手艺能够供给更高的能效和添加功率密度;在工业使用方面,越来越多的人则被碳化硅手艺的长地方吸引。为了充实阐扬碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管(SiC MOSFET)在倏地开关和低损耗方面的劣势,仍然必要应答两个次要的应战:一是实现细心优化的低感抗负载(寄生感抗)功率模块,二是采用强劲靠得住且倏地的栅极驱动器来高靠得住和高能效地驱动碳化硅事情。对付SiC MOSFET驱动器,次要有以下几个方面的要求:

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