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严格的驱动器要求推动设计人员采用新的功率 IC 技术

2513161 2022-11-28 | pdf | 216.92KB | 次下载 | 免费

资料介绍

FET（MOSFET、HEMT）和 IGBT（绝缘栅双极晶体管）等半导体驱动器技术在提供更多性价比方面做得很好，但它们难以跟上宽带隙（WBG）不断增长的性能需求) 功率半导体 IC（如 GaN 和 SiC）正在取代硅 MOSFET 作为功率 IC。 FET（MOSFET、HEMT）和 IGBT（绝缘栅双极晶体管）等半导体驱动器技术在提供更多性价比方面做得很好，但它们难以跟上宽带隙（WBG）不断增长的性能需求) 功率半导体 IC（如 GaN 和 SiC）正在取代硅 MOSFET 作为功率 IC。这些要求包括更低的开关损耗、更高的抗噪性、更短的传播延迟以及更高开关频率下的更高电压和电流能力。在更紧凑的外形尺寸内处理所有这些问题，正成为驱动设备供应商面临的主要挑战。这些要求包括更低的开关损耗、更高的抗噪性、更短的传播延迟以及更高开关频率下的更高电压和电流能力。在更紧凑的外形尺寸内处理所有这些问题，正成为驱动设备供应商面临的主要挑战。最新一代 600 V 和 650 V MOSFET 在满足开关模式电源 (SMPS)、不间断电源 (UPS)、电机驱动、逆变器、转换器、感应加热、风力发电、和光伏系统。然而，越来越难以满足这些应用程序不断增长的需求。基于 GaN 和 SiC 技术的 WBG 半导体器件似乎是满足这些驱动器需求的答案。最新一代 600 V 和 650 V MOSFET 在满足开关模式电源 (SMPS)、不间断电源 (UPS)、电机驱动、逆变器、转换器、感应加热、风力发电、和光伏系统。然而，越来越难以满足这些应用程序不断增长的需求。基于 GaN 和 SiC 技术的 WBG 半导体器件似乎是满足这些驱动器需求的答案。 20 kHz 的开关频率对于 IGBT 和 MOSFET 很常见。然而，有更新的 WBG 驱动程序提供更高的性能水平，但价格是多少？ 20 kHz 的开关频率对于 IGBT 和 MOSFET 很常见。然而，有更新的 WBG 驱动程序提供更高的性能水平，但价格是多少？一个主要的性能考虑因素是 MOSFET 的栅极电容，这对于低频开关应用来说可能不是什么大问题。然而，在高速开关应用中，MOSFET 的栅极必须以足够的电流在高电平或低电平之间快速切换，以便 MOSFET 在线性区域花费最少的时间。一个主要的性能考虑因素是 MOSFET 的栅极电容，这对于低频开关应用来说可能不是什么大问题。然而，在高速开关应用中，MOSFET 的栅极必须以足够的电流在高电平或低电平之间快速切换，以便 MOSFET 在线性区域花费最少的时间。要获得 GaN 和 SiC 器件的最佳性能，需要在现有的印刷电路板 (PCB) 布局系统中设计电源电路，该布局系统最初是为 MOSFET 设计的，该系统充分利用了这些新型 IC 提供的性能增益。所有这些都必须在满足成本、外形尺寸（即封装尺寸）和预算限制的同时得到满足。要获得 GaN 和 SiC 器件的最佳性能，需要在现有的印刷电路板 (PCB) 布局系统中设计电源电路，该布局系统最初是为 MOSFET 设计的，该系统充分利用了这些新型 IC 提供的性能增益。所有这些都必须在满足成本、外形尺寸（即封装尺寸）和预算限制的同时得到满足。例如，最新一代的 600 V 和 650 V GaN MOSFET 可以承受比最先进的 MOSFET 更高的击穿电压，远高于其额定稳态电压。SiC 器件可以处理高得多的电压和电流。例如，最新一代的 600 V 和 650 V GaN MOSFET 可以承受比最先进的 MOSFET 更高的击穿电压，远高于其额定稳态电压。SiC 器件可以处理高得多的电压和电流。凭借更快的边缘速率，GaN 功率 IC 允许设计人员显着提高开关频率，最大限度地减少与更高开关速率相关的寄生电感和电容效应。此外，SiC 功率 IC 提供更高的性能水平，但成本略高于硅 MOSFET。凭借更快的边缘速率，GaN 功率 IC 允许设计人员显着提高开关频率，最大限度地减少与更高开关速率相关的寄生电感和电容效应。此外，SiC 功率 IC 提供更高的性能水平，但成本略高于硅 MOSFET。在 PCB 上布置驱动器和 FET 时，必须注意使它们尽可能靠近，以最大限度地减少电容和电感效应引起的损耗。最终，技术必须发展到单片集成的程度，功率半导体驱动器和 FET 开关可以放在同一个硅晶片上。在 PCB 上布置驱动器和 FET 时，必须注意使它们尽可能靠近，以最大限度地减少电容和电感效应引起的损耗。最终，技术必须发展到单片集成的程度，功率半导体驱动器和 FET 开关可以放在同一个硅晶片上。仔细观察驱动程序仔细观察驱动程序隔离式栅极 MOSFET 和 IGBT 栅极驱动器可以设置为具有分离输出，以适应许多需要正负电源电压才能运行的工业和医疗应用。通常，此类电路需要 ±5 V、±12 V、±15 V 或更高的电压。然而，虽然正电压在典型 PCB 上很常见，但当所需功率超过 1 W 并且必须隔离电源时，产生负电压就变得具有挑战性。