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(图1)图示:采用1200V 2毫欧额定SOT-227封装的六个SiC FET
SiC FET的主要应用是简便易行的栅极驱动器和流行的TO-247封装,可替代Si-MOSFET和IGBT。现有应用,尤其是IGBT,可能具有较低的开关频率,但是新设计可以利用新提供的DFN8x8封装中SiC FET的高频和边沿速率功能。这大大降低了电感,使其非常适合硬开关和软开关应用,例如LLC和相移全桥转换器。在这方面,通过SiC FET通道进行的固有反向传导可作为低损耗的快速恢复体二极管。
如今我们在哪里找到SiC FET:
作为IGBT和Si-MOSFET的直接替代品,SiC FET用于升级电机驱动器,UPS逆变器,焊机,大功率AC-DC和DC-DC转换器等。在电机驱动应用中,无需更改开关频率即可立即提高效率,同时减少通道中以及栅极驱动电路中的静态和动态损耗,这可以在IGBT和较大的Si-MOSFET中消耗大量功率。通常,可以通过简单的调整来调整栅极驱动组件,以“控制” SiC FET的开关速度,还可以考虑其他好处,例如减小缓冲器的尺寸,甚至删除换向二极管,这在IGBT驱动中是必需的,但可能有效地由SiC FET体二极管效应代替。在EV电机驱动逆变器应用中,需要提高效率,与IGBT解决方案相比,如果提高频率,则EV电机可以更高效,更平稳地运行。在工业和汽车驱动器中,效率的提高分别满足了对更小尺寸和更长范围的迫切需求。
使用UnitedSiC的示例 1200V SiC FET的是用于公司AC推进的200kW驱动逆变器。使用TO-247-4L封装,在7.34kHz下具有700V的DC总线时,可获得99.98%的峰值效率,仅损失40W。当荷兰屡获殊荣的“ Solar Team Twente”将SiC FET用作电机驱动器时,效率也是主要目标,参加2019年的“普利司通世界太阳能挑战赛”,在设定范围内的太阳能汽车中实现了1766km和89.7km / hr的速度时间窗口。
(图2)
SiC FETS的性能令人印象深刻,但设计师在压力下既希望节省能源和成本,又要增加功能,但他们总是希望得到更多。5G基础设施,电动汽车/混合动力汽车,可再生能源发电和数据中心等市场正在迅速扩大,在所有情况下,下一代SiC FET技术都可以发挥更高的性能。许多设备参数都有改进的路线图,有些需要权衡取舍。(图2)显示了未来情况下某些和潜在比例增益的行进方向。从理论上讲,所有这些收益都是可以实现的,并且随着发展的不断发展,有望出现。改善参数并不全都与减少损耗有关,尽管这很重要。耐用性也将得到提高,以提供更好的短路承受能力,更高的击穿电压和更低的封装热阻,以便于冷却和提高可靠性。封装和SiC FET单元设计的改进范围已广为人知,这将使RDSON和管芯面积得到预期的减小。令人高兴的是,这还减少了芯片电容,从而减少了动态损耗。