使用在線計(jì)算器FET-Jet Calculator的簡單示例

• 額定電壓：650V；
• 額定電流：10A；
• 封裝：TO-247-3L；
• 最高工作溫度：175°C；
• 非常高的開關(guān)速度；
• 系列：UJ3D。

然后輸入一些運(yùn)行參數(shù)（如圖4所示）：

• 額定功率 [VA]
• 線到中性線 RMS 電壓 [V]
• 腿數(shù)
• 直流母線電壓 [V]
• 開關(guān)頻率 [Hz]
• 輸入電感紋波電流 [%]
• 并聯(lián) FET 數(shù)量
• 并聯(lián)二極管數(shù)量
• 導(dǎo)通型
• Rthjc類型
• 散熱器溫度 [° C]
• FET Rthcs（隔離墊）[K/W]
• 二極管 Rthcs（隔離墊）[K/W]

圖 4：為計(jì)算 AC/DC PFC 轉(zhuǎn)換器需要輸入的一些數(shù)據(jù)

處理最多需要兩到三秒鐘才能顯示最終結(jié)果。最終計(jì)算非常有用，如圖 5所示。它們分為以下幾類：

• 計(jì)算參數(shù)
  • 每條腿的 RMS 電流 [A]
  • 峰值電流 FET [A]
  • 峰值電流二極管 [A]
  • 調(diào)制因子
  • FET Rdson 調(diào)整到溫度 [Ohm]
• 每個(gè) FET 和溫度的損耗
  • 傳導(dǎo) [W]
  • 開啟開關(guān) [W]
  • 關(guān)斷切換 [W]
  • 總計(jì) [W]
  • 場(chǎng)效應(yīng)管結(jié)溫 [° C]
• 每個(gè)二極管和溫度的損耗
  • 傳導(dǎo) [W]
  • 總計(jì) [W]
  • 二極管結(jié)溫 [° C]
• 總損失和效率
  • 腿用 [W]
  • 總計(jì) [W]
  • 半導(dǎo)體效率 [%]

圖 5：AC/DC PFC 轉(zhuǎn)換器計(jì)算器顯示的結(jié)果和輸出數(shù)據(jù)

程序計(jì)算的參數(shù)對(duì)于所有的模擬來說顯然是不一樣的。每個(gè)轉(zhuǎn)換器模型都有自己的計(jì)算參數(shù)類別。

效率是最重要的參數(shù)之一

所有的計(jì)算和求解方法都提供了一個(gè)非常重要的參數(shù)，顯示為最終結(jié)果，即效率。它取決于不同的參數(shù)，并且始終是至關(guān)重要且極其重要的一點(diǎn)，尤其是在電源和轉(zhuǎn)換器方面。具有以下功能的升壓轉(zhuǎn)換器示例：

• 場(chǎng)效應(yīng)管選擇：UF3SC065040D8S
• 二極管選擇：UJ3D1210TS
• 額定功率 [W]：3000
• 輸入電壓[V]：325
• 輸出電壓[V]：600
• 電感[uH]：800
• Rdson：典型
• 散熱器溫度[°C]：70

提供 99.55% 的效率，如圖 6所示。

圖 6：計(jì)算器提供的最重要的參數(shù)之一是效率

另一個(gè)非常重要的參數(shù)是電感“紋波”電流，在這種情況下，用戶可以將其作為輸入數(shù)據(jù)輸入。電感紋波電流作為輸入?yún)?shù)用于優(yōu)化開關(guān)損耗估計(jì)。

計(jì)算器精度

FET-Jet 計(jì)算器的準(zhǔn)確度如何？在準(zhǔn)確性、易用性和速度之間肯定存在一些權(quán)衡。您不能同時(shí)滿足所有這些要求。FET-Jet 計(jì)算器通過在可能的情況下最大限度地減少錯(cuò)誤并通過執(zhí)行簡化來適當(dāng)?shù)卣{(diào)整這些參數(shù)，從而為典型應(yīng)用提供快速結(jié)果和低精度損失。準(zhǔn)確度足以滿足 FET-Jet 計(jì)算器的預(yù)期用途，該計(jì)算器是一種用于選擇電源設(shè)備并進(jìn)行比較的工具，以便在您的項(xiàng)目中使用最合適的組件。FET-Jet 計(jì)算器不區(qū)分輸入功率和輸出功率。在大多數(shù)解決方案中，功率半導(dǎo)體的效率高到足以使輸入和輸出功率之間的微小差異可以忽略不計(jì)。

系統(tǒng)表征和結(jié)論

電源開關(guān)器件現(xiàn)已成為現(xiàn)實(shí)，設(shè)計(jì)人員越來越多地使用它們。使用 SiC 的 MOSFET 和二極管的能量轉(zhuǎn)換器和電源系統(tǒng)越來越受歡迎。事實(shí)上，設(shè)計(jì)人員感到缺乏一個(gè)有效且完整的計(jì)算器，它可以在一個(gè)包中檢查所有類型的連接。對(duì)于第一次使用 SiC 的工程師或正在尋找適合其設(shè)計(jì)的最佳 SiC 器件的工程師，此計(jì)算器是一種快速簡便的方法來評(píng)估各種功率拓?fù)渲械?UnitedSiC FET，從而加速研發(fā)并避免浪費(fèi)如果選擇了不合適的設(shè)備，則需要花時(shí)間創(chuàng)建高級(jí)模擬。只需點(diǎn)擊幾下，即可引導(dǎo)設(shè)計(jì)師走向正確的方向并獲得最佳設(shè)計(jì)。該計(jì)算器將很快更新和更新，實(shí)施有用的圖形，涵蓋各種參數(shù)，例如電流、溫度、輸入和輸出電壓和效率。目前，可以手動(dòng)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行表征，更改值并將結(jié)果繪制在電子表格上，如圖 7。該示例涉及創(chuàng)建具有以下特征的降壓轉(zhuǎn)換器 CCM 系統(tǒng)：

• 場(chǎng)效應(yīng)管選擇：UF3SC065007K4S
• 二極管選擇：UJ3D1250K
• 額定功率 [W]：500
• 輸入電壓 [V]：從 15 到 100
• 輸出電壓[V]：12
• 腿數(shù)：1
• 電感[uH]：75
• 開關(guān)頻率[Hz]：75000
• 并聯(lián) FET 數(shù)量：1
• 并聯(lián)二極管數(shù)量：1
• Rdson 類型：典型
• Rthjc 類型：最大
• 散熱器溫度[°C]：80
• FET Rthcs（隔離墊）[K/W]：0.6
• 二極管 Rthcs（隔離墊）[K/W]：0.6

仿真的目的是了解系統(tǒng)效率如何對(duì)輸入電源電壓的變化作出反應(yīng)。該圖顯示了兩條曲線，開關(guān)頻率分別為 75 kHz 和 200 kHz。不同條件下的測(cè)量得出以下結(jié)果：

圖 7：降壓系統(tǒng)項(xiàng)目的簡單示例及其根據(jù)輸入電壓和開關(guān)頻率的效率曲線

審核編輯：湯梓紅