使用1,200V碳化硅數(shù)字柵極驅(qū)動器降低開關(guān)損耗

Microchip Technology 宣布推出一款新的、可投入生產(chǎn)的 1,200V 數(shù)字柵極驅(qū)動器，可提供多級控制和保護(hù)。新器件補(bǔ)充了 Microchip 廣泛的分立產(chǎn)品和碳化硅 MOSFET 模塊組合，可將開關(guān)損耗降低多達(dá) 50%，并加快運(yùn)輸市場的上市時(shí)間。新技術(shù)使電動公交車和其他電子交通電力系統(tǒng)能夠滿足并超越嚴(yán)格的環(huán)境條件，同時(shí)最大限度地提高效率。

Microchip 的 DGD 分立和電源管理產(chǎn)品線總監(jiān) Rob Weber 在接受《電力電子新聞》采訪時(shí)表示，Microchip 收購 AgileSwitch 后，團(tuán)隊(duì)設(shè)定了一個(gè)目標(biāo)，即使用 Microchip 的開關(guān)技術(shù)開發(fā)專門用于 SiC 的柵極驅(qū)動器 IC，所有這些都集成在進(jìn)入一個(gè)新的柵極驅(qū)動器基板。“除此之外，我們還推出了新版本的配置軟件 [ICT]，這是一種智能配置工具，可以非常輕松地使用柵極驅(qū)動器配置設(shè)計(jì)，”Weber 說。

Weber 還指出，應(yīng)用范圍如何針對大功率應(yīng)用，例如用于運(yùn)輸、火車、卡車、手推車、公共汽車和其他重型車輛的 APU，以及這些電動汽車的動力系統(tǒng)。“我們看到人們對可再生能源和電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施很感興趣；可再生能源的應(yīng)用，尤其是 50 kW 以上的應(yīng)用，以及具有固態(tài)變壓器和功率因數(shù)轉(zhuǎn)換的電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施，”他補(bǔ)充道。

碳化硅

在工業(yè)應(yīng)用中，碳化硅半導(dǎo)體在效率、外形尺寸和工作溫度方面提供尖端技術(shù)。SiC 技術(shù)現(xiàn)在被廣泛接受為可靠的硅替代品。一些功率模塊和功率逆變器制造商已在其產(chǎn)品路線圖中為 SiC 的使用奠定了基礎(chǔ)。電磁干擾 (EMI)、過壓和過熱是 SiC 存在的一些設(shè)計(jì)問題。

碳化硅電源技術(shù)使電動汽車和其他大功率開關(guān)應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)最高效率。系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員正在采用 SiC 解決方案來克服傳統(tǒng)硅基設(shè)備的效率限制。

在過去的三年中，SiC 功率半導(dǎo)體器件的市場已經(jīng)上升。市場樂觀地認(rèn)為，在未來七到十年內(nèi)將達(dá)到 100 億美元。我們看到了很多采用，并且在世界各地正在研究很多可能性。這些可能性適用于各種行業(yè)，包括工業(yè)、汽車、醫(yī)療、航空航天和國防、牽引或鐵路等。

碳化硅數(shù)字控制

對于基于 SiC 的電源轉(zhuǎn)換設(shè)備的設(shè)計(jì)人員而言，Microchip 的 AgileSwitch 2ASC-12A2HP 1,200-V 雙通道數(shù)字柵極驅(qū)動器及其增強(qiáng)型開關(guān)技術(shù)已通過生產(chǎn)認(rèn)證且完全可配置。

韋伯指出，增強(qiáng)開關(guān)是一種技術(shù)，我們通過它以受控步驟打開和關(guān)閉設(shè)備，我們控制每個(gè)步驟的時(shí)間和電壓電平。通過這樣做并通過軟件界面非常精確地修改這些步驟，設(shè)計(jì)人員能夠消除錯(cuò)誤故障、減輕振鈴、降低 EMI 并減少電壓過沖和下沖。

根據(jù) Weber 的說法，AgileSwitch 柵極驅(qū)動器器件的主要性能特點(diǎn)包括與傳統(tǒng)柵極驅(qū)動器相比，能夠?qū)⒙┰措妷哼^沖衰減高達(dá) 80%，并將開關(guān)損耗最小化高達(dá) 50%。2ASC-12A2HP 數(shù)字柵極驅(qū)動器具有隔離式 DC/DC 轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器具有用于脈寬調(diào)制信號和誤差反饋的低電容隔離柵，可產(chǎn)生高達(dá) 10A 的峰值電流。

模塊轉(zhuǎn)接板解決方案（來源：Microchip Technology）

“固定開關(guān)在傳統(tǒng)解決方案中很常見，”Weber 說。“柵極電阻器用于打開和關(guān)閉事物。有些增加了更多的級，盡管柵極電阻仍然是主要的控制器。在我們最初的一代中，我們有兩種程度的可定制開啟和關(guān)閉。之后，又出現(xiàn)了三層短路。但是，對于正常操作，我們在第二代的新產(chǎn)品中引入了導(dǎo)通電平和額外關(guān)斷電平，以及用于短路操作的附加電平。因此，我們開發(fā)了自己的完全集成的 IC，可以提高處理速度，同時(shí)還可以改進(jìn)功能?！?/font>

增強(qiáng)型交換（來源：Microchip Technology）

最新版本的 Microchip 智能配置工具 (ICT) 允許用戶自定義柵極驅(qū)動器特性，例如柵極開關(guān)配置文件、關(guān)鍵系統(tǒng)監(jiān)視器和控制器接口設(shè)置，與 2ASC-12A2HP 柵極驅(qū)動器兼容。據(jù) Microchip 稱，ICT 可為設(shè)計(jì)人員節(jié)省三到六個(gè)月的新設(shè)計(jì)開發(fā)時(shí)間。

“使用我們的軟件，您可以看到開關(guān)電壓，以及正常和短路操作的多個(gè)電平，然后是與控制處理器相關(guān)的幾個(gè)功能，包括死區(qū)時(shí)間、復(fù)位、直流鏈路監(jiān)控、電壓和溫度，”韋伯說。

通過減少關(guān)斷尖峰和振鈴，在正常運(yùn)行和短路 (DESAT) 條件下，碳化硅 MOSFET 模塊可以在更高的開關(guān)頻率下安全運(yùn)行，從而顯著提高功率轉(zhuǎn)換密度。這允許 SiC MOSFET 模塊更接近其額定規(guī)格運(yùn)行，從而改善尺寸、成本和性能。

這些可編程數(shù)字柵極驅(qū)動器提供了不同于標(biāo)準(zhǔn)模擬驅(qū)動器的解決方案，因?yàn)樗鼈兛梢苑乐瑰e(cuò)誤故障并降低 EMI。

Microchip 的 2ASC-12A2HP 柵極驅(qū)動器與該公司廣泛的 SiC 功率器件和模塊產(chǎn)品組合兼容，并可與其他制造商的 SiC 產(chǎn)品互操作。一系列模塊適配器板還支持柵極驅(qū)動器和公司的加速增強(qiáng)型開關(guān)開發(fā)套件 (ASDAK)，其中包括柵極驅(qū)動器、模塊適配器板、編程套件和用于 SiC MOSFET 模塊的 ICT 軟件。


審核編輯：劉清