理想半导体开关的挑战

这篇博客文章首次由联合硅碳化物(United Silicon Carbide)发表。加入科尔沃家族United SiC是硅碳化物(SiC)动力半导体的主要制造厂商,它扩大了科沃的电动车辆、工业电力、电路保护、可再生能源和数据中心电力迅速增长的市场。

自1958年IBM设计第一个管管“开关-模式电源供应”以来,电转换设计师就梦想了没有导导导和开关损失的理想开关。 在所有开关技术和最新的宽带宽半导体中,国家内损失肯定已经减少,现在的抗力还不到6毫微米。750台预制零件技术的物理极限尚未达到,因此这一价值可望进一步降低。

在当今高性能功率设计中,边缘电率(V/ns)有所上升,从而减少了转换损失,从而可以产生较高频率、较小磁力和更高的电密度,然而,这些快速边缘电率增加了与电路寄生虫相互作用的与电离离层电离层设计有关的问题的可能性,造成不必要的振动和电压激增。

高电流边缘率在实际电路中产生电压尖峰和振铃

问题有多严重?如果我们看到3000A/μ,这是硅碳化物开关的典型特征,那么只有100nH连接或渗漏引力从熟悉的 E=-Ldi/dt. 100nH 中给出了300V的加注。 100nH 仅仅是多氯联苯微量的几英寸或变压器渗漏的实际数字,因此这是人们所看到的典型现象,需要一个好的显微镜来观察电压的全程瞬间传输。开关没有问题看到它,如果它超过雪崩电压的能量等级,它就会迅速死亡。这个加注也与任何电路电波电动发生波波波,从而产生测量的电磁电流排放的峰值。

固定是试图减少电路引力,但这通常不是切实可行的选择。 否则,开关可能会被高压压驱动,并处以成本和耐抗性罚款,或者边速率会随着连锁门阻力而减速。 这是一个钝器,因为它会延缓波形,通过限制值勤周期限制高频操作,增加开关损失,同时不会对电铃产生什么影响。

允许快速切换,但可以降低 峰顶和阻断, 铃声可以实现静脉网络网络。 这可能似乎是一种“ 强力” 方法,其记忆是巨大的电容器和电源阻力,例如,IGBTs就用这种方法来试图减少其大“尾”电流的影响。然而,对于SIC FETs这样的开关来说,它可能是一个非常有效的解决方案。 在这种情况下,用一个脉冲主要用来浸泡电铃并限制峰值电压,而且因为装置电能非常低且环频率高,只需要一个非常小的脉冲电容器,通常只有200PF, 并且有几颗微粒的电源阻力。 正如人们所预期的那样, 阻力会削弱一些电源,但实际上会通过限制电压/电流在硬和软开关的应用中重叠来减少开关损失。

缓冲器在高负载下具有整体效率优势

左撇子确实在开关上 丧失了超功率 所以全损 E(关于)英 英 英(关闭)需要考虑公平评估收益。图1 图1在40千赫兹运行的40千赫40千赫的40兆赫锡克FET(合计)为E(合计)加了一些测量值:RG(关于)和RG(关闭)除5 ohms外,没有,而RG(关闭)为5 ohms,(蓝色线),RG(关于)和RG(关闭)为200pF/10 ohms pubber与RG(关于) = 5 ohms和 RG(关闭) = 0。(合计),但因为铃声过响,所以它不可行。

在高海流中,使用斜眼明显有好处,与仅仅调整门阻力器相比,在40A时会减少约10.9瓦的消散。 在轻量负荷中,斜眼会增加整体损失,但在这种情况下,系统消散率很低。

图1:略微省略的节能

图2显示了按下按键的缩放效果。

图2 环环比略略省略,并减少整体消散,即减少关闭延迟时间,从而大大减少环环比

缓冲器易于实现

因此,这个斜体是一个很好的解决方案,但执行是否现实呢?实际上,离散的静脉阻力中除去的瓦特还不到一瓦,它可以是小的表面上升部分。电容器需要高电压定级,但价值很低,因此也很小。

SIC FET几乎是一个完美的开关,其导电率低、动态损失大,而且只要增加一个小的标语,它就能在不引起过量的电离层或电压压力问题的情况下充分发挥其潜力。 为了让它更“完美 ” , 使SIC FET更“完美 ” , 它有一个容易的大门驱动器,一个低损整体二极管,对外部热汇的热阻力极低。有什么不喜欢呢?

审核编辑 黄宇