一种智能的碳化硅MOSFET驱动核

时间:2018-07-30 10:26来源:21Dianyuan

摘要:碳化硅材料的MOSFET、肖特基二极管,以其宽带隙,高电场强度,良好散热特性,以及高可靠性等特点,为客户的产品带来高效率,高频率,小体积,降低系统成本等效益,广泛应用于光伏发电,新能源汽车,通信基站电源,充电桩,高铁,电网输电等领域。

本文作者:Michael.Ye,James.Zhan
 
近年来,以碳化硅、氮化镓材料为代表的第三代宽禁带功率半导体器件越来越受到客户的追捧。特别是碳化硅材料的MOSFET、肖特基二极管,以其宽带隙,高电场强度,良好散热特性,以及高可靠性等特点,为客户的产品带来高效率,高频率,小体积,降低系统成本等效益,广泛应用于光伏发电,新能源汽车,通信基站电源,充电桩,高铁,电网输电等领域。

业界领先的碳化硅制造商Wolfspeed(A Cree Company),推出650V~15kV的SiC MOSFET器件,凭借其优越的性能、可靠的品质以及强有力的技术支持,赢得了客户的信赖,成为引领市场发展的产品。其中,650V~1700V的分立器件SiC MOSFET尤其受到欢迎。

碳化硅MOSFET拥有超低的开关损耗,仅为硅IGBT十分之一,快速开关的特性意味着可以实现系统的高频化和小型化,并提高效率。

高压及超快的开关速度带来的超高di/dt,dv/dt,会通过系统的杂散电感,电容形成干扰,对设计工程师带来了新的挑战。原有的Si MOSFET应用设计理论还会适用,然而一些在硅器件开关速度的环境下是微不足道的参数,却会在高速的SiC器件应用中产生至关重要的影响。

SiC MOSFET的门极是一个耐压非对称体,以行业龙头Wolfspeed器件为例,其第二代SiC MOSFET的耐受电压为+25/-10V,推荐工作电压为+20/-5V,其中阈值电压最小仅为+2.0V,与传统Si MOSFET,IGBT完全不兼容。改进后第三代的耐受电压为+19/-8V,推荐工作电压为+15/-4V,其中最小阈值电压下降到了+1.7V(如下图所示)。在碳化硅MOSFET的阈值电压非常低,在超快速的di/dt,dv/dt下,为了避免高速开关带来的串扰,譬如误开通,门极超压,直通短路等,需要在SiC MOSFET驱动设计上做一些必要的改进。


 
SiC MOSFET与传统MOSFET的门极耐受电压及阈值电压对比
 
为了让客户能够更快速地,更容易地使用并熟悉SiC MOSFET以及其驱动的性能及特性,深圳市鹏源电子有限公司新推出的【α】系列驱动核(APD06XXXA1C-17),是专门为Wolfspeed公司的一系列分立SiC MOSFET设计的简单易用驱动器。

【α】系列驱动核具有短路保护,米勒钳位,过温保护,欠压保护等优异特性,有简单易用的集成驱动电源版本和性价比极高的外置驱动电源版本可供不同客户需要进行选择,目前集成驱动电源版本已经可以供货。为了针对第二代和第三代SiC MOSFET的应用,【α】驱动核目前推出APD06204A1C-17(+20V/-4),APD06153A1C-17(+15V/-3V)两个型号,可兼容Wolfspeed 650V~1700V单管SiC MOSFET,支持500kHz的开关频率,以及100kV/us的高dv/dt抗干扰能力。

同时,为了让我们的客户更加快速地了解和评估SiC MOSFET以及驱动核的动态特性,鹏源电子也推出了可用于测量SiC MOSFET动态开关特性的评估板,可搭配驱动核一起使用。


 
 
客户可以在此评估板上测量SiC MOSFET的开关特性,例如门极参数Rg等改变对di/dt,dv/dt,Vds spike等的影响,Snubber吸收电路参数对震荡的影响,SiC的短路特性及驱动短路保护功能等等。该评估板和驱动核现已公开发售。

评估板套件(内含2pcs SiC MOSFET,2pcs驱动核)售价RMB3,600/kit


 
SiC MOSFET短路保护波形
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