UnitedSiC的FET-Jet計(jì)算器讓SiC FET選擇過程不再充滿猜測

為電源設(shè)計(jì)選擇初始半導(dǎo)體開關(guān)可能是一件繁雜的工作。UnitedSiC的新FET-Jet CalculatorTM可以簡化這項(xiàng)工作并準(zhǔn)確預(yù)測系統(tǒng)性能。

電源設(shè)計(jì)工具正在不斷改進(jìn)，且在調(diào)整、效率和所致?lián)p耗方面，模擬能輸出越來越準(zhǔn)確的波形和性能。不過有一個(gè)小問題：模擬只能處理您讓它處理的內(nèi)容。軟件則比較聰明，但是也不會(huì)為您選擇功率晶體管，它肯定不會(huì)告訴您，您的選擇是否是最優(yōu)的，甚至是否會(huì)在正常電路應(yīng)力下出現(xiàn)故障。

設(shè)計(jì)師非常了解要使用的開關(guān)技術(shù)，他們不會(huì)為MHz開關(guān)選擇IGBT，也不會(huì)為大功率牽引應(yīng)用選擇硅MOSFET，因此，也許他們會(huì)做出明智選擇并在一開始就考慮采用UnitedSiC SiC FET，利用它近乎理想的開關(guān)性能和低導(dǎo)電損耗。SiC FET的可用品種很多，有各種額定電壓、導(dǎo)通電阻和封裝樣式而且總是可以選擇并聯(lián)零件。您可以找到實(shí)現(xiàn)某種性能和成本的最適宜的SiC FET，但是，此前，這意味著要通過模擬進(jìn)行冗長的迭代或使用不同零件進(jìn)行臺(tái)試。而現(xiàn)在，UnitedSiC的在線FET-Jet計(jì)算器徹底改變了這一點(diǎn)。

該計(jì)算器能輔助初始零件選擇。這是一款無需任何注冊的免費(fèi)工具，支持設(shè)計(jì)師選擇應(yīng)用、拓?fù)洹?a href="http://ttokpm.com/v/tag/2364/" target="_blank">電氣設(shè)計(jì)參數(shù)和環(huán)境溫度，然后在選定額定散熱值下迅速試用UnitedSiC的SiC FET系列中的器件和二極管。它能立即計(jì)算出包括整體效率在內(nèi)的關(guān)鍵性能結(jié)果，還會(huì)分別算出組件能耗，并分成動(dòng)態(tài)損耗和導(dǎo)電損耗，還能算出結(jié)溫和電流應(yīng)力水平。如果得出的電壓超過所選零件的額定值，它會(huì)發(fā)出警告。

進(jìn)一步了解會(huì)發(fā)現(xiàn)，可以選擇的應(yīng)用有交流轉(zhuǎn)直流前端應(yīng)用以及隔離或非隔離直流轉(zhuǎn)換器。在每個(gè)應(yīng)用中，都可以從最流行的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中進(jìn)行選擇。例如，在交流轉(zhuǎn)直流類別中，可以選擇傳統(tǒng)升壓型功率因數(shù)校正電路、圖騰柱功率因數(shù)校正電路、Vienna整流器或兩電平電壓源逆變器。在非隔離直流轉(zhuǎn)換類別中，可以選擇包含或不含同步整流的降壓或升壓拓?fù)湟约叭娖缴龎和負(fù)?。在隔離直流轉(zhuǎn)換類別中，可以選擇廣受歡迎的LLC轉(zhuǎn)換器，包括半橋或全橋以及能控制相移的相移全橋或雙有源橋。如有需要，它可支持包括連續(xù)導(dǎo)通模式（CCM）和臨界導(dǎo)通模式（BCM）在內(nèi)的多個(gè)導(dǎo)通模式。

可以從下拉菜單中選擇UnitedSiC系列的SiC FET和二極管。下拉菜單會(huì)定期更新，增加最新發(fā)布的器件。它有一個(gè)很有用的功能，單擊器件鏈接可以轉(zhuǎn)到產(chǎn)品頁面，頁面中有數(shù)據(jù)表和SPICE模型的鏈接。顯示的器件列表可以按照額定電壓、封裝和系列進(jìn)行排序，還會(huì)有滑塊將選擇范圍限制在額定電流范圍內(nèi)。

示例是表明計(jì)算器能力的最佳方式，如果我們在隔離直流轉(zhuǎn)換部分選擇相移全橋拓?fù)?，我們?huì)看到以下屏幕。

圖1：UnitedSiC FET-Jet計(jì)算器的示例截圖

在這里，我們選擇了800V輸入電源對應(yīng)400V/12kW輸出。開關(guān)頻率設(shè)置為80kHz，以PSFB拓?fù)涮囟ǖ?a target="_blank">參數(shù)作為輸入，如想要的峰值間電感紋波電流、最大初級相移、最大占空比損耗、變壓器初級電容和匝比?？梢灾付ㄉ崞鞯淖罡邷囟纫约皬拈_關(guān)經(jīng)隔離墊到散熱器的熱阻。請注意，器件導(dǎo)通電阻和從結(jié)到殼的熱阻可以設(shè)置為“典型”，也可以設(shè)置為“最大”，以便針對最壞情況進(jìn)行分析。

選擇UF3C120080K4S器件時(shí)，計(jì)算器會(huì)立即返回前向和反向開關(guān)電流的平均值和均方根值，以及導(dǎo)電損耗和開關(guān)損耗的完整明細(xì)，得出半導(dǎo)體會(huì)有非常好的99.25%的整體能效。現(xiàn)在，您可以隨意使用計(jì)算器并看看選擇其他器件或運(yùn)行條件的效果。例如，在使用相同SiC FET的情況下，將開關(guān)頻率提高至200kHz會(huì)讓損耗提高19%，但是進(jìn)一步計(jì)算可能會(huì)表明，隨之而來的好處是磁性元件會(huì)小得多，這可能就是半導(dǎo)體損耗較高的原因。嘗試讓功率翻倍至24kW，這時(shí)會(huì)出現(xiàn)紅色警告，表明器件結(jié)溫超過最大額定值。

還有一個(gè)有趣的試驗(yàn)，那就是將每個(gè)位置的并聯(lián)FET數(shù)設(shè)置為一個(gè)以上。返回默認(rèn)設(shè)置，使用兩個(gè)并聯(lián)FET而不是一個(gè)FET可將整體損耗降低近一半，同時(shí)將結(jié)溫降低近20度。這是因?yàn)殡娏鞅粌蓚€(gè)器件分流，但是因?yàn)楣β逝c電流的平方成正比，所以每個(gè)器件的損耗變?yōu)閱蝹€(gè)器件的四分之一，一對器件的損耗變?yōu)樵瓉韱蝹€(gè)器件的一半。不過，由于導(dǎo)電損耗是單個(gè)零件的四分之一，每個(gè)FET都能在低得多的溫度下運(yùn)行，所以導(dǎo)通電阻較低，損耗也較低。而兩個(gè)FET并聯(lián)帶來的開關(guān)損耗略微升高會(huì)抵消這種損耗較低。

對于想要快速、可靠地預(yù)測UnitedSiC FET在一系列應(yīng)用中的表現(xiàn)的設(shè)計(jì)師而言，多用途的FET-Jet計(jì)算器無疑很有吸引力，而且它還既有趣又免費(fèi)！