理想半導體開關(guān)的挑戰(zhàn)

這篇博客文章首次由聯(lián)合硅碳化物(United Silicon Carbide)發(fā)表。加入科爾沃家族United SiC是硅碳化物(SiC)動力半導體的主要制造廠商,它擴大了科沃的電動車輛、工業(yè)電力、電路保護、可再生能源和數(shù)據(jù)中心電力迅速增長的市場。

自1958年IBM設計第一個管管“開關(guān)-模式電源供應”以來,電轉(zhuǎn)換設計師就夢想了沒有導導導和開關(guān)損失的理想開關(guān)。 在所有開關(guān)技術(shù)和最新的寬帶寬半導體中,國家內(nèi)損失肯定已經(jīng)減少,現(xiàn)在的抗力還不到6毫微米。750臺預制零件技術(shù)的物理極限尚未達到,因此這一價值可望進一步降低。

在當今高性能功率設計中,邊緣電率(V/ns)有所上升,從而減少了轉(zhuǎn)換損失,從而可以產(chǎn)生較高頻率、較小磁力和更高的電密度,然而,這些快速邊緣電率增加了與電路寄生蟲相互作用的與電離離層電離層設計有關(guān)的問題的可能性,造成不必要的振動和電壓激增。

高電流邊緣率在實際電路中產(chǎn)生電壓尖峰和振鈴

問題有多嚴重?如果我們看到3000A/μ,這是硅碳化物開關(guān)的典型特征,那么只有100nH連接或滲漏引力從熟悉的 E=-Ldi/dt. 100nH 中給出了300V的加注。 100nH 僅僅是多氯聯(lián)苯微量的幾英寸或變壓器滲漏的實際數(shù)字,因此這是人們所看到的典型現(xiàn)象,需要一個好的顯微鏡來觀察電壓的全程瞬間傳輸。開關(guān)沒有問題看到它,如果它超過雪崩電壓的能量等級,它就會迅速死亡。這個加注也與任何電路電波電動發(fā)生波波波,從而產(chǎn)生測量的電磁電流排放的峰值。

固定是試圖減少電路引力,但這通常不是切實可行的選擇。 否則,開關(guān)可能會被高壓壓驅(qū)動,并處以成本和耐抗性罰款,或者邊速率會隨著連鎖門阻力而減速。 這是一個鈍器,因為它會延緩波形,通過限制值勤周期限制高頻操作,增加開關(guān)損失,同時不會對電鈴產(chǎn)生什么影響。

允許快速切換,但可以降低 峰頂和阻斷, 鈴聲可以實現(xiàn)靜脈網(wǎng)絡網(wǎng)絡。 這可能似乎是一種“ 強力” 方法,其記憶是巨大的電容器和電源阻力,例如,IGBTs就用這種方法來試圖減少其大“尾”電流的影響。然而,對于SIC FETs這樣的開關(guān)來說,它可能是一個非常有效的解決方案。 在這種情況下,用一個脈沖主要用來浸泡電鈴并限制峰值電壓,而且因為裝置電能非常低且環(huán)頻率高,只需要一個非常小的脈沖電容器,通常只有200PF, 并且有幾顆微粒的電源阻力。 正如人們所預期的那樣, 阻力會削弱一些電源,但實際上會通過限制電壓/電流在硬和軟開關(guān)的應用中重疊來減少開關(guān)損失。

緩沖器在高負載下具有整體效率優(yōu)勢

左撇子確實在開關(guān)上 喪失了超功率 所以全損 E(關(guān)于)英 英 英(關(guān)閉)需要考慮公平評估收益。圖1 圖1在40千赫茲運行的40千赫40千赫的40兆赫錫克FET(合計)為E(合計)加了一些測量值:RG(關(guān)于)和RG(關(guān)閉)除5 ohms外,沒有,而RG(關(guān)閉)為5 ohms,(藍色線),RG(關(guān)于)和RG(關(guān)閉)為200pF/10 ohms pubber與RG(關(guān)于) = 5 ohms和 RG(關(guān)閉) = 0。(合計),但因為鈴聲過響,所以它不可行。

在高海流中,使用斜眼明顯有好處,與僅僅調(diào)整門阻力器相比,在40A時會減少約10.9瓦的消散。 在輕量負荷中,斜眼會增加整體損失,但在這種情況下,系統(tǒng)消散率很低。

圖1:略微省略的節(jié)能

圖2顯示了按下按鍵的縮放效果。

圖2 環(huán)環(huán)比略略省略,并減少整體消散,即減少關(guān)閉延遲時間,從而大大減少環(huán)環(huán)比

緩沖器易于實現(xiàn)

因此,這個斜體是一個很好的解決方案,但執(zhí)行是否現(xiàn)實呢?實際上,離散的靜脈阻力中除去的瓦特還不到一瓦,它可以是小的表面上升部分。電容器需要高電壓定級,但價值很低,因此也很小。

SIC FET幾乎是一個完美的開關(guān),其導電率低、動態(tài)損失大,而且只要增加一個小的標語,它就能在不引起過量的電離層或電壓壓力問題的情況下充分發(fā)揮其潛力。 為了讓它更“完美 ” , 使SIC FET更“完美 ” , 它有一個容易的大門驅(qū)動器,一個低損整體二極管,對外部熱匯的熱阻力極低。有什么不喜歡呢?

審核編輯 黃宇