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淺談碳化硅mosfet驅動和硅IGBT的區別-應用與分類

返回列表來源:壹芯微 發布日期 2020-08-31 瀏覽:-

一分赛车淺談碳化硅mosfet驅動和硅IGBT的區別-應用與分類 

碳化硅mosfet

一分赛车本文主要講硅IGBT與碳化硅MOSFET驅動的區別。我們先來看看碳化硅mosfet概述:在SiC MOSFET的開發與應用方面,與相同功率等級的Si MOSFET相比,SiC MOSFET導通電阻、開關損耗大幅降低,適用于更高的工作頻率,另由于其高溫工作特性,大大提高了高溫穩定性。

碳化硅mosfet驅動與硅IGBT的區別

硅IGBT與碳化硅MOSFET驅動兩者電氣參數特性差別較大,碳化硅MOSFET對于驅動的要求也不同于傳統硅器件,主要體現在GS開通電壓、GS關斷電壓、短路保護、信號延遲和抗干擾幾個方面,具體如下:

碳化硅mosfet驅動

(一)開通關斷

對于全控型開關器件來說,配置合適的開通關斷電壓對于器件的安全可靠具有重要意義:

1)硅IGBT:各廠家硅IGBT對開通關斷電壓要求一致:

一分赛车要求開通電壓典型值15V;

要求關斷電壓值范圍-5V~-15V,客戶根據需求選擇合適值,常用值有-8V、-10V、-15V;

一分赛车優先穩定正電壓,保證開通穩定。

碳化硅mosfet驅動

2)碳化硅MOSFET:不同廠家碳化硅MOSFET對開關電壓要求不盡相同:

一分赛车要求開通電壓較高22V~15V;

一分赛车要求關斷電壓較高-5V~-3V;

優先穩負壓,保證關斷電壓穩定;

一分赛车增加負壓鉗位電路,保證關斷時候負壓不超標。

碳化硅mosfet驅動

(二)短路保護

開關器件在運行過程中存在短路風險,配置合適的短路保護電路,可以有效減少開關器件在使用過程中因短路而造成的損壞。與硅IGBT相比,碳化硅MOSFET短路耐受時間更短。

1)硅IGBT:

硅IGBT的承受退保和短路的時間一般小于10μs,在設計硅IGBT的短路保護電路時,建議將短路保護的檢測延時和相應時間設置在5-8μs較為合適。

碳化硅mosfet驅動

一分赛车2)碳化硅MOSFET

一分赛车一般碳化硅MOSFET模塊短路承受能力小于5μs,要求短路保護在3μs以內起作用。采用二極管或電阻串檢測短路,短路保護最短時間限制在1.5μs左右。

碳化硅mosfet驅動

一分赛车(三)碳化硅MOSFET驅動的干擾及延遲

一分赛车1)高dv/dt及di/dt對系統影響

一分赛车在高壓大電流條件下進行開關動作時,器件開關會產生高dv/dt及di/dt,對驅動器電路產生影響,提高驅動電路的抗干擾能力對系統可靠運行至關重要,可通過以下方式實現:

輸入電源加入共模扼流圈及濾波電感,減小驅動器EMI對低壓電源的干擾;

一分赛车次邊電源整流部分加入低通濾波器,降低驅動器對高壓側的干擾;

采用共模抗擾能力達到100kV/μs的隔離芯片進行信號傳輸;

采用優化的隔離變壓器設計,原邊與次邊采用屏蔽層,減小相互間串擾;

米勒鉗位,防止同橋臂管子開關影響。

2)低傳輸延遲

一分赛车通常情況下,硅IGBT的應用開關頻率小于40kHZ,碳化硅MOSFET推薦應用開關頻率大于100kHz,應用頻率的提高使得碳化硅MOSFET要求驅動器提供更低的信號延遲時間。碳化硅MOSFET驅動信號傳輸延遲需小于200ns,傳輸延遲抖動小于20ns,可通過以下方式實現:

一分赛车采用數字隔離驅動芯片,可以達到信號傳輸延遲50ns,并且具有比較高的一致性,傳輸抖動小于5ns;選用低傳輸延時,上升下降時間短的推挽芯片。

一分赛车總之,相比于硅IGBT,碳化硅MOSFET在提升系統效率、功率密度和工作溫度的同時,對于驅動器也提出了更高要求,為了讓碳化硅MOSFET更好的在系統中應用,需要給碳化硅MOSFET匹配合適的驅動。

基本半導體碳化硅MOSFET及驅動產品-碳化硅MOSFET

基本半導體自主研發的碳化硅 MOSFET 具有導通電阻低,開關損耗小的特點,可降低器件損耗,提升系統效率,更適合應用于高頻電路。在新能源汽車電機控制器、車載電源、太陽能逆變器、充電樁、UPS、PFC 電源等領域有廣泛應用。

1、半橋兩并聯功率單元

一分赛车該產品是青銅劍科技為基本半導體碳化硅 MOSFET 量身打造的解決方案,搭配基本半導體TO-247-3 封裝碳化硅 MOSFET。

碳化硅mosfet驅動

2、通用型驅動核

一分赛车1CD0214T17-XXYY 是青銅劍科技自主研發的一系列針對于單管碳化硅MOSFET 的單通道驅動核,可以驅動目前市面上大部分 1700V 以內的單管碳化硅 MOSFET, 該驅動核設計緊湊,通用性強。

碳化硅mosfet驅動

3、電源模塊

一分赛车Q15P2XXYYD是青銅劍科技自主研發的單通道系列電源模塊,支持多種柵極輸出電壓,可靈活應用于碳化硅MOSFET驅動。該電源模塊尺寸為 19.5 X 9.8 X 12.5 mm,設計緊湊,通用性強。

碳化硅mosfet驅動

一分赛车碳化硅mosfet的應用與分類

(一)應用

碳化硅mosfet模塊在光伏、風電、電動汽車及軌道交通等中高功率電力系統應用上具有巨大的優勢。碳化硅器件的高壓高頻和高效率的優勢,可以突破現有電動汽車電機設計上因器件性能而受到的限制,這是目前國內外電動汽車電機領域研發的重點。如電裝和豐田合作開發的混合電動汽車(HEV)、純電動汽車(EV)內功率控制單元(PCU),使用碳化硅MOSFET模塊,體積比減小到1/5。

三菱開發的EV馬達驅動系統,使用SiC MOSFET模塊,功率驅動模塊集成到了電機內,實現了一體化和小型化目標。預計在2018年-2020年碳化硅MOSFET模塊將廣泛應用在國內外的電動汽車上。

(二)分類

碳化硅mosfet驅動

SiC-MOSFET 是碳化硅電力電子器件研究中最受關注的器件。在Si材料已經接近理論性能極限的今天,SiC功率器件因其高耐壓、低損耗、高效率等特性,一直被視為“理想器件”而備受期待。

一分赛车然而,相對于以往的Si材質器件,SiC功率器件在性能與成本間的平衡以及其對高工藝的需求,將成為SiC功率器件能否真正普及的關鍵。

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