使用1,200V碳化硅數字柵極驅動器降低開關損耗

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

Microchip 的 DGD 分立和電源管理產品線總監(jiān) Rob Weber 在接受《電力電子新聞》采訪時表示，Microchip 收購 AgileSwitch 后，團隊設定了一個目標，即使用 Microchip 的開關技術開發(fā)專門用于 SiC 的柵極驅動器 IC，所有這些都集成在進入一個新的柵極驅動器基板。“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動器配置設計，”Weber 說。

Weber 還指出，應用范圍如何針對大功率應用，例如用于運輸、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基礎設施很感興趣；可再生能源的應用，尤其是 50 kW 以上的應用，以及具有固態(tài)變壓器和功率因數轉換的電網基礎設施，”他補充道。

碳化硅

在工業(yè)應用中，碳化硅半導體在效率、外形尺寸和工作溫度方面提供尖端技術。SiC 技術現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品路線圖中為 SiC 的使用奠定了基礎。電磁干擾 (EMI)、過壓和過熱是 SiC 存在的一些設計問題。

碳化硅電源技術使電動汽車和其他大功率開關應用能夠實現最高效率。系統(tǒng)設計人員正在采用 SiC 解決方案來克服傳統(tǒng)硅基設備的效率限制。

在過去的三年中，SiC 功率半導體器件的市場已經上升。市場樂觀地認為，在未來七到十年內將達到 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。

碳化硅數字控制

對于基于 SiC 的電源轉換設備的設計人員而言，Microchip 的 AgileSwitch 2ASC-12A2HP 1,200-V 雙通道數字柵極驅動器及其增強型開關技術已通過生產認證且完全可配置。

韋伯指出，增強開關是一種技術，我們通過它以受控步驟打開和關閉設備，我們控制每個步驟的時間和電壓電平。通過這樣做并通過軟件界面非常精確地修改這些步驟，設計人員能夠消除錯誤故障、減輕振鈴、降低 EMI 并減少電壓過沖和下沖。

根據 Weber 的說法，AgileSwitch 柵極驅動器器件的主要性能特點包括與傳統(tǒng)柵極驅動器相比，能夠將漏源電壓過沖衰減高達 80%，并將開關損耗最小化高達 50%。2ASC-12A2HP 數字柵極驅動器具有隔離式 DC/DC 轉換器，該轉換器具有用于脈寬調制信號和誤差反饋的低電容隔離柵，可產生高達 10A 的峰值電流。

模塊轉接板解決方案（來源：Microchip Technology）

“固定開關在傳統(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閉。之后，又出現了三層短路。但是，對于正常操作，我們在第二代的新產品中引入了導通電平和額外關斷電平，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，同時還可以改進功能?！?/font>

增強型交換（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動器特性，例如柵極開關配置文件、關鍵系統(tǒng)監(jiān)視器和控制器接口設置，與 2ASC-12A2HP 柵極驅動器兼容。據 Microchip 稱，ICT 可為設計人員節(jié)省三到六個月的新設計開發(fā)時間。

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

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

這些可編程數字柵極驅動器提供了不同于標準模擬驅動器的解決方案，因為它們可以防止錯誤故障并降低 EMI。

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