CISSOID发布最新工业和汽车级碳化硅功率模块高温栅极驱动器创新成果

2019-07-17 06:52:00 来源:EEFOCUS
标签:
中国北京,2019年7月16日 –各行业所需高温半导体解决方案的领导者CISSOID今日宣布,公司将在7月17日 – 20日于北京举行的“第二届亚太碳化硅及相关材料国际会议”上,发表题为“一种用于工业和汽车级碳化硅MOSFET功率模块的高温栅极驱动器”的论?#27169;?#24182;介绍公司在该领域的最新研究开发成果。CISSOID首席?#38469;?#23448;Pierre Delatte将于19日在该会议上发表该文章。
当今,碳化硅(SiC)在汽车制造商的大力追捧下方兴未艾,碳化硅?#38469;?#21487;以提供更高的能效和增加功率密度;在工业应用方面,越来越多的人则被碳化硅?#38469;?#30340;优点所吸引。为了充分发挥碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管(SiC MOSFET)在快速开关和?#36864;?#32791;方面的优势,依然需要应对两个主要的挑战:一是实现精心优化的低感抗负载(寄生感抗)功率模块,二是采用强劲可靠且快速的栅极驱动器来高可靠和高能效地驱动碳化硅工作。对于SiC MOSFET驱动器,主要有以下几个方面的要求:
 
? ?面向高能效的快速开关能力(高dV/dt)
 
? ?面向高功率密度的高开关频率
 
? ?高压稳健性
 
? ?运行操作安全可靠
 
CISSOID在论文中提出了一种新的栅极驱动板,其额定温度为125°C(Ta),它还针对采用半桥式SiC MOSFET的 62mm功率模块进行了优化,如图1所示。这款采用CISSOID HADES栅极驱动器芯片组的电路板的额定温度为175°C(Tj),并为工业应用中使用的高密度功率转换器设计提供了散热设计余量。基于相同的?#38469;酰?#30446;前正在为基于碳化硅的电动汽车电源逆变器开发三相栅极驱动板。
 
SiC MOSFET支持快速开关和低开关损耗。通过减少外部栅极电阻从而增加了峰值栅极电流和dV/dt,进一步降低了开关损耗。因此,栅极驱动器必须能够提供高峰值栅极电流以实现高功率效率。为了限制dV/dt并避免模块内部扰动,通常对碳化硅功率模块进行内部阻尼?#31181;啤AS300M12BM2模块的内部栅极电阻为3欧姆。当驱动电压为+20V/-5V时,内部栅极电阻将峰值栅极电流限制在8.3A。通常建议增加最小的外部栅极电阻,例如2.5欧姆,以避免任何干扰,且将峰值电流限制在4.5A。当温度为125°C且最大峰值栅极电流为10A时,CMT-TIT8243栅极驱动器可以以最大的dV/dt驱动1200V/300A 碳化硅功率模块,从而使开关转换损耗变得最小。
 
如果希望通过高dV/dt来减少开关损?#27169;?#21017;会使栅极驱动器的设计变得更具挑战性。?#29575;?#19978;,高dV/dt通过诸如电源变压器和数字隔离器等隔离阻断的寄生电容时,会产生高共模电流来干扰栅极驱动器的运行,并产生不必要的行为,如附加的开机或关机。
CMT-TIT8243栅极驱动器的设计旨在提供针对高dV/dt的鲁棒性:为了实现低寄生电容而对电源变压器进行了优化,以尽量降低共模电流。高压侧驱动器和包括电源变压器和隔离器在内的主功能侧之间的总寄生电容小于10pF。CMT-TIT8243保证在dV/dt>50kv/μs下正常工作。此外CMTTIT8243栅极驱动器还具有用于输入脉宽调制信号的RS-422差分接口,以提高功率级快速转换期间的信号完整性。
 
得益于低开关转换损?#27169;?#30899;化硅晶体管能够在处于控制下的功率器件保持冷却的同时,实现电源转换器的高开关频率。这?#36864;?#20943;了滤波器和变压器的尺寸,也大大减小了电源转换器的尺寸和重量。为了保证高频开关操作的安全,栅极驱动器的隔离DC-DC转换器必须能够提供足够的平均栅极电流,其计算方法是栅极总电荷乘以开关频率。CMT-TIT8243栅极驱动器可以为每个通道提供95mA的平均栅极电流。在800V/300A下,1200 V/300A SiC MOSFET模块的总栅极电荷约为1µC,这意味着栅极驱动器可以在92kHz的开关频率下工作。?#23548;?#19978;,最大开关频率将受到功率模块中开关损耗的限制,而不是受到栅极驱动器的限制。
 
图1. 高温高压隔离栅驱动器用于 62mm SiC MOSFET电源模块
 
由于工作时可承受的结温度更高,SiC MOSFET?#38469;?#20063;有助于实现高功率密度。随着转换器内部功率密度的增加,环境温度也随之升高。人们在努力使得电源模块降温的时候,他们却往往忽视了栅极驱动器的冷?#30784;?#22312;不降低最大平均栅极的电流时,CMT-TIT8243的栅极驱动器的环境工作温度为125°C,为高功率密度转换器提供了更高的温度余量,从而简化了其散热设计和机械设计。当SiC MOSFET的导通电阻随栅极至源极电压的降低而降低时,具?#24418;?#23450;和准确的正驱动电?#25925;?#38750;常重要的。必须处理正驱动电压的重要变化意味着在功率转换器的散热和温度控制设计中必须要有更大的余量。CMTTIT8243栅极驱动器的正驱动电压精度高于5%,这可以简化功率级的散热和温度控制设计。
 
碳化硅?#38469;?#23558;高于600伏的阻断电压的各种最佳优势带给了用户。高dI/dt比在包括电源模块、母线和直流母线电容等电源回路中的寄生电感上产生了电压超调。栅极驱动器也面临这些高电压并必须保证高隔离。CMT-TIT8243栅极驱动器具有高隔离电压(在50赫兹/1?#31181;?#26102;为3600 Vrms),可在恶劣的电压环境下提供安全冗余,并?#19968;?#35774;计了高隔离距离(creepace>14 mm,间隙>12 mm),以便在污染环境下安全运行:
 
最后但重要的是,故障保护对于快速开关碳化硅栅极驱动器至关重要,包括:
 
? ?#36153;?#35299;锁保护(UVLO):监控输入主供电电压和辅助输出电压,当低于程序设定阈值?#21271;?#21578;故障。
 
? 反重叠:在高侧和低侧的脉宽调制(PWM)信号之间强制实现最小的不重叠。
 
? 主动米勒钳位(AMC):在关断后为负栅极电阻建立?#26376;罰?#20197;保护功率场效应晶体管不受寄生?#36234;?#36890;的影响。
 
? 去饱和检测:在接通电源及消隐时间后检查场效应晶体管是否放电,源电?#25925;欠?#20302;于阈值。否则,很可能意味着电源子系统发生了短路,必须关闭有源晶体管。
 
? 软关机:在出现故障的情况下,功率晶体管进行缓慢关闭,以将高dI/dt的超调影响降到最低。
 
该篇将于7月19日发表的论文的作者包括:P. Delatte, R. Burbidge,  N. Pequignot, E.Vanzieleghem, J. Luo, A. Cao.
 
 
关注与非网微信 ( ee-focus )
限量版产业观察、行业动态、?#38469;?#22823;餐每日推荐
享受快时代的精品慢阅读
 

 

继续阅读
CISSOID和中科院电工所建立战略合作关系,共同研发解决方案推动碳化硅功率器件广泛应用

各行业所需高温半导体解决方案的领导者CISSOID日前宣布:公司已与中国科学院电工研究所(简称中科院电工所)达成战略合作关系,将共同开展基于碳化硅(SiC)功率模块的系统研发项目,攻克?#38469;?#38590;题,实现耐高温、耐高压、高能量密度、高效率等优势,推动碳化硅功率器件在新能源汽车领域实现广泛应用。

CISSOID在纽伦堡PCIM 2019展会上展出新款高温栅极驱动器、碳化硅器件及功率模块

比利时·蒙-圣吉贝尔,2019年5月13日– 各行业所需高温半导体解决方案的领导者CISSOID,在2019年?#20998;?#21151;率电子及智能传动产品展览会(PCIM 2019)上?#25925;?#20102;最新的高温栅极驱动器、碳化硅(SiC)MOSFET器件和IGBT功率模块。PCIM 2019是全球领先的电力电子、智能传动、可再生能源和能源管理展览及会议。

CISSOID和清华大学电机?#21040;?#31435;战略合作关系, 共同研发基于碳化硅功率模块的系统

高温与长寿命半导体解决方案领先供应商CISSOID日前宣布:公司已与清华大学电机工程与应用电子?#38469;?#31995;(简称电机系)达成?#38469;?#21512;作意向,双方将携手研发基于碳化硅(SiC)功率模块的系统,期望共同攻克?#38469;?#38590;题以求实?#21046;?#28508;在的高效率和高功率密度等优势,并将大力支持在新能源汽车领域开展广泛应用。

CISSOID和泰科天润(GPT)达成战略合作协议, 携手推动碳化硅功率器件的广泛应用

高温与长寿命半导体解决方案领先供应商CISSOID和中国碳化硅(SiC)功率器件产业化倡导者泰科天润半导体科技(北京)有限公司(GPT)今日共同宣布:双方已达成战略合作伙伴关系,将共同开展研发项目,推动碳化硅功率器件在工业各领域尤其是新能源汽车领域实现广泛应用。

CISSOID为Honeywell将停产高温微电子产品的客户提供相应替代品

高温与长寿命半导体解决方案领先供应商CISSOID今日宣布:该公司已准备好帮助客户免受Honeywell公司宣布限期最后接单后,即将停产其高温微电子产品所带来的影响,同时发布了一份CISSOID等效器件部品的型号互查表,所有的产品额定温度范围同样都为-55°C到225°C,同?#34987;?#21487;以提供裸芯片(bare die):

更多资讯
充电桩混乱争夺战

疯狂背后,野蛮扩张、粗放运营、分布不均、利用率低等顽?#39184;?#26174;,整个行业?#37096;?#20110;在盈利模式上难以实现突破。

布局音频市场,汇顶科技宣布收购恩智浦语音及音频应用解决方案业务

全球知名的芯片设计与软件开发整体应用解决方案提供商汇顶科技(SH: 603160)宣布收购恩智浦半导体(NASDAQ: NXPI)的音频应用解决方案业务(Voice and Audio Solutions,简称VAS),目前双方已就收购达成最?#25307;?#35758;,VAS业务相关的所有资产、知识产权、?#20998;?#21644;亚洲的研发团队都将并入汇顶科技。

秉承三个是否理念,中环股份发布光伏产业新一代产品
秉承三个是否理念,中环股份发布光伏产业新一代产品

8月16日,中环股份“协众力、共创新、?#35745;?#31435;”新品发布会在天津举行。中环股份董事长沈浩平在致辞中表示,中环股份一直强调创业者精神,秉?#23567;?#21542;定现有产品、否定现有?#38469;酢?#21542;定先有自我”的理念,本?#27431;?#21153;客户、专注主业的专业精神,在生产制造方式、品质控制、?#38469;?#21019;新等领域实现突破

如何正?#36153;?#25321;EMC防护器件的TVS
如何正?#36153;?#25321;EMC防护器件的TVS

电压及电流 的瞬态干扰是造成电子电路及设备损坏的主要原因,常给人们带来无法估量的损失。这些干扰通常来自于电力设备的起停操作、交流电网的不稳定、雷电干扰及静电放电等,瞬态干扰?#36127;?#26080;处不在、无时不有,使人感到防不胜防。幸好,一种高效能的电路保护 器件TVS 的出现使瞬态干扰得到了?#34892;б种啤?

单片机最小系统最全科普文
单片机最小系统最全科普文

单片机最小系统,或者称为最小应用系统,是指用最少的元件组成的单片机可以工作的系统.

王牌战士什么时候开服
河北十一选五开奖结果走势 pk直播记录查询 福彩3天计划论坛 3d063期火炬胆码推荐 贵州十一选五走势电视 上海福利彩票天天彩选四开奖号码 河北时时推荐号码查询 时时计划软件免费版 带玩彩票qq群 赛车pk10加人平台