UnitedSiC的FET-Jet計算器讓SiC FET選擇過程不再充滿猜測

為電源設(shè)計選擇初始半導(dǎo)體開關(guān)可能是一件繁雜的工作。UnitedSiC的新FET-Jet CalculatorTM可以簡化這項工作并準確預(yù)測系統(tǒng)性能。

電源設(shè)計工具正在不斷改進，且在調(diào)整、效率和所致?lián)p耗方面，模擬能輸出越來越準確的波形和性能。不過有一個小問題：模擬只能處理您讓它處理的內(nèi)容。軟件則比較聰明，但是也不會為您選擇功率晶體管，它肯定不會告訴您，您的選擇是否是最優(yōu)的，甚至是否會在正常電路應(yīng)力下出現(xiàn)故障。

設(shè)計師非常了解要使用的開關(guān)技術(shù)，他們不會為MHz開關(guān)選擇IGBT，也不會為大功率牽引應(yīng)用選擇硅MOSFET，因此，也許他們會做出明智選擇并在一開始就考慮采用UnitedSiC SiC FET，利用它近乎理想的開關(guān)性能和低導(dǎo)電損耗。SiC FET的可用品種很多，有各種額定電壓、導(dǎo)通電阻和封裝樣式而且總是可以選擇并聯(lián)零件。您可以找到實現(xiàn)某種性能和成本的最適宜的SiC FET，但是，此前，這意味著要通過模擬進行冗長的迭代或使用不同零件進行臺試。而現(xiàn)在，UnitedSiC的在線FET-Jet計算器徹底改變了這一點。

該計算器能輔助初始零件選擇。這是一款無需任何注冊的免費工具，支持設(shè)計師選擇應(yīng)用、拓撲、電氣設(shè)計參數(shù)和環(huán)境溫度，然后在選定額定散熱值下迅速試用UnitedSiC的SiC FET系列中的器件和二極管。它能立即計算出包括整體效率在內(nèi)的關(guān)鍵性能結(jié)果，還會分別算出組件能耗，并分成動態(tài)損耗和導(dǎo)電損耗，還能算出結(jié)溫和電流應(yīng)力水平。如果得出的電壓超過所選零件的額定值，它會發(fā)出警告。

進一步了解會發(fā)現(xiàn)，可以選擇的應(yīng)用有交流轉(zhuǎn)直流前端應(yīng)用以及隔離或非隔離直流轉(zhuǎn)換器。在每個應(yīng)用中，都可以從最流行的拓撲結(jié)構(gòu)中進行選擇。例如，在交流轉(zhuǎn)直流類別中，可以選擇傳統(tǒng)升壓型功率因數(shù)校正電路、圖騰柱功率因數(shù)校正電路、Vienna整流器或兩電平電壓源逆變器。在非隔離直流轉(zhuǎn)換類別中，可以選擇包含或不含同步整流的降壓或升壓拓撲以及三電平升壓拓撲。在隔離直流轉(zhuǎn)換類別中，可以選擇廣受歡迎的LLC轉(zhuǎn)換器，包括半橋或全橋以及能控制相移的相移全橋或雙有源橋。如有需要，它可支持包括連續(xù)導(dǎo)通模式（CCM）和臨界導(dǎo)通模式（BCM）在內(nèi)的多個導(dǎo)通模式。

可以從下拉菜單中選擇UnitedSiC系列的SiC FET和二極管。下拉菜單會定期更新，增加最新發(fā)布的器件。它有一個很有用的功能，單擊器件鏈接可以轉(zhuǎn)到產(chǎn)品頁面，頁面中有數(shù)據(jù)表和SPICE模型的鏈接。顯示的器件列表可以按照額定電壓、封裝和系列進行排序，還會有滑塊將選擇范圍限制在額定電流范圍內(nèi)。

示例是表明計算器能力的最佳方式，如果我們在隔離直流轉(zhuǎn)換部分選擇相移全橋拓撲，我們會看到以下屏幕。

圖1：UnitedSiC FET-Jet計算器的示例截圖

在這里，我們選擇了800V輸入電源對應(yīng)400V/12kW輸出。開關(guān)頻率設(shè)置為80kHz，以PSFB拓撲特定的參數(shù)作為輸入，如想要的峰值間電感紋波電流、最大初級相移、最大占空比損耗、變壓器初級電容和匝比。可以指定散熱器的最高溫度以及從開關(guān)經(jīng)隔離墊到散熱器的熱阻。請注意，器件導(dǎo)通電阻和從結(jié)到殼的熱阻可以設(shè)置為“典型”，也可以設(shè)置為“最大”，以便針對最壞情況進行分析。

選擇UF3C120080K4S器件時，計算器會立即返回前向和反向開關(guān)電流的平均值和均方根值，以及導(dǎo)電損耗和開關(guān)損耗的完整明細，得出半導(dǎo)體會有非常好的99.25%的整體能效?，F(xiàn)在，您可以隨意使用計算器并看看選擇其他器件或運行條件的效果。例如，在使用相同SiC FET的情況下，將開關(guān)頻率提高至200kHz會讓損耗提高19%，但是進一步計算可能會表明，隨之而來的好處是磁性元件會小得多，這可能就是半導(dǎo)體損耗較高的原因。嘗試讓功率翻倍至24kW，這時會出現(xiàn)紅色警告，表明器件結(jié)溫超過最大額定值。

還有一個有趣的試驗，那就是將每個位置的并聯(lián)FET數(shù)設(shè)置為一個以上。返回默認設(shè)置，使用兩個并聯(lián)FET而不是一個FET可將整體損耗降低近一半，同時將結(jié)溫降低近20度。這是因為電流被兩個器件分流，但是因為功率與電流的平方成正比，所以每個器件的損耗變?yōu)閱蝹€器件的四分之一，一對器件的損耗變?yōu)樵瓉韱蝹€器件的一半。不過，由于導(dǎo)電損耗是單個零件的四分之一，每個FET都能在低得多的溫度下運行，所以導(dǎo)通電阻較低，損耗也較低。而兩個FET并聯(lián)帶來的開關(guān)損耗略微升高會抵消這種損耗較低。

對于想要快速、可靠地預(yù)測UnitedSiC FET在一系列應(yīng)用中的表現(xiàn)的設(shè)計師而言，多用途的FET-Jet計算器無疑很有吸引力，而且它還既有趣又免費！