理想半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的挑戰(zhàn)

這篇博客文章首次由聯(lián)合硅碳化物(United Silicon Carbide)發(fā)表。加入科爾沃家族United SiC是硅碳化物(SiC)動(dòng)力半導(dǎo)體的主要制造廠商,它擴(kuò)大了科沃的電動(dòng)車輛、工業(yè)電力、電路保護(hù)、可再生能源和數(shù)據(jù)中心電力迅速增長(zhǎng)的市場(chǎng)。

自1958年IBM設(shè)計(jì)第一個(gè)管管“開(kāi)關(guān)-模式電源供應(yīng)”以來(lái),電轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)師就夢(mèng)想了沒(méi)有導(dǎo)導(dǎo)導(dǎo)和開(kāi)關(guān)損失的理想開(kāi)關(guān)。 在所有開(kāi)關(guān)技術(shù)和最新的寬帶寬半導(dǎo)體中,國(guó)家內(nèi)損失肯定已經(jīng)減少,現(xiàn)在的抗力還不到6毫微米。750臺(tái)預(yù)制零件技術(shù)的物理極限尚未達(dá)到,因此這一價(jià)值可望進(jìn)一步降低。

在當(dāng)今高性能功率設(shè)計(jì)中,邊緣電率(V/ns)有所上升,從而減少了轉(zhuǎn)換損失,從而可以產(chǎn)生較高頻率、較小磁力和更高的電密度,然而,這些快速邊緣電率增加了與電路寄生蟲相互作用的與電離離層電離層設(shè)計(jì)有關(guān)的問(wèn)題的可能性,造成不必要的振動(dòng)和電壓激增。

高電流邊緣率在實(shí)際電路中產(chǎn)生電壓尖峰和振鈴

問(wèn)題有多嚴(yán)重?如果我們看到3000A/μ,這是硅碳化物開(kāi)關(guān)的典型特征,那么只有100nH連接或滲漏引力從熟悉的 E=-Ldi/dt. 100nH 中給出了300V的加注。 100nH 僅僅是多氯聯(lián)苯微量的幾英寸或變壓器滲漏的實(shí)際數(shù)字,因此這是人們所看到的典型現(xiàn)象,需要一個(gè)好的顯微鏡來(lái)觀察電壓的全程瞬間傳輸。開(kāi)關(guān)沒(méi)有問(wèn)題看到它,如果它超過(guò)雪崩電壓的能量等級(jí),它就會(huì)迅速死亡。這個(gè)加注也與任何電路電波電動(dòng)發(fā)生波波波,從而產(chǎn)生測(cè)量的電磁電流排放的峰值。

固定是試圖減少電路引力,但這通常不是切實(shí)可行的選擇。 否則,開(kāi)關(guān)可能會(huì)被高壓壓驅(qū)動(dòng),并處以成本和耐抗性罰款,或者邊速率會(huì)隨著連鎖門阻力而減速。 這是一個(gè)鈍器,因?yàn)樗鼤?huì)延緩波形,通過(guò)限制值勤周期限制高頻操作,增加開(kāi)關(guān)損失,同時(shí)不會(huì)對(duì)電鈴產(chǎn)生什么影響。

允許快速切換,但可以降低 峰頂和阻斷, 鈴聲可以實(shí)現(xiàn)靜脈網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)。 這可能似乎是一種“ 強(qiáng)力” 方法,其記憶是巨大的電容器和電源阻力,例如,IGBTs就用這種方法來(lái)試圖減少其大“尾”電流的影響。然而,對(duì)于SIC FETs這樣的開(kāi)關(guān)來(lái)說(shuō),它可能是一個(gè)非常有效的解決方案。 在這種情況下,用一個(gè)脈沖主要用來(lái)浸泡電鈴并限制峰值電壓,而且因?yàn)檠b置電能非常低且環(huán)頻率高,只需要一個(gè)非常小的脈沖電容器,通常只有200PF, 并且有幾顆微粒的電源阻力。 正如人們所預(yù)期的那樣, 阻力會(huì)削弱一些電源,但實(shí)際上會(huì)通過(guò)限制電壓/電流在硬和軟開(kāi)關(guān)的應(yīng)用中重疊來(lái)減少開(kāi)關(guān)損失。

緩沖器在高負(fù)載下具有整體效率優(yōu)勢(shì)

左撇子確實(shí)在開(kāi)關(guān)上 喪失了超功率 所以全損 E(關(guān)于)英 英 英(關(guān)閉)需要考慮公平評(píng)估收益。圖1 圖1在40千赫茲運(yùn)行的40千赫40千赫的40兆赫錫克FET(合計(jì))為E(合計(jì))加了一些測(cè)量值:RG(關(guān)于)和RG(關(guān)閉)除5 ohms外,沒(méi)有,而RG(關(guān)閉)為5 ohms,(藍(lán)色線),RG(關(guān)于)和RG(關(guān)閉)為200pF/10 ohms pubber與RG(關(guān)于) = 5 ohms和 RG(關(guān)閉) = 0。(合計(jì)),但因?yàn)殁徛曔^(guò)響,所以它不可行。

在高海流中,使用斜眼明顯有好處,與僅僅調(diào)整門阻力器相比,在40A時(shí)會(huì)減少約10.9瓦的消散。 在輕量負(fù)荷中,斜眼會(huì)增加整體損失,但在這種情況下,系統(tǒng)消散率很低。

圖1:略微省略的節(jié)能

圖2顯示了按下按鍵的縮放效果。

圖2 環(huán)環(huán)比略略省略,并減少整體消散,即減少關(guān)閉延遲時(shí)間,從而大大減少環(huán)環(huán)比

緩沖器易于實(shí)現(xiàn)

因此,這個(gè)斜體是一個(gè)很好的解決方案,但執(zhí)行是否現(xiàn)實(shí)呢?實(shí)際上,離散的靜脈阻力中除去的瓦特還不到一瓦,它可以是小的表面上升部分。電容器需要高電壓定級(jí),但價(jià)值很低,因此也很小。

SIC FET幾乎是一個(gè)完美的開(kāi)關(guān),其導(dǎo)電率低、動(dòng)態(tài)損失大,而且只要增加一個(gè)小的標(biāo)語(yǔ),它就能在不引起過(guò)量的電離層或電壓壓力問(wèn)題的情況下充分發(fā)揮其潛力。 為了讓它更“完美 ” , 使SIC FET更“完美 ” , 它有一個(gè)容易的大門驅(qū)動(dòng)器,一個(gè)低損整體二極管,對(duì)外部熱匯的熱阻力極低。有什么不喜歡呢?

審核編輯 黃宇