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使用碳化硅MOSFET时最重要的系统设计考虑事项

已有 299 次阅读 2019-03-28 11:01

　碳化硅是一种比硅更昂贵的材料，碳化硅MOSFET的单位成本明显高于硅MOSFET或IGBT的单位成本，并且很可能继续如此。但是当比较总体系统成本而不是MOSFET单位成本时，如果用户准备重新考虑电路设计以充分利用碳化硅器件的属性，那么碳化硅替代方案在高压电力系统设计中是可取的。
　　这可能意味着：
　　减小散热片的尺寸、重量和成本，并允许碳化硅MOSFET比等效的Si MOSFET或IGBT以更高温度运行。意法半导体的1200V SCT50N120等碳化硅MOSFET的额定最高结温为200°C，而典型硅MOSFET为150°C，IGBT为175°C。
　　提高开关频率，减小功率转换器电路中电感和电容的尺寸。
　　在系统成本预算中包含运输成本。基于碳化硅技术的系统比硅替代品更轻更小，这可以大大降低运输费用。
　　电路板布局注意事项
　　作为重新考虑电力系统的过程的一部分，设计者还必须考虑影响基于碳化硅的电路在板上布局的特殊因素。
　　特别是，在开关操作期间的高dI/dt和dV/dt要求仔细设计所有的开关回路和节点。密切关注设计中的寄生电感和电容是非常重要的，以将电流/电压尖峰保持在最低水平，并降低超出EMI辐射限制的风险。
　　与采用硅器件的设计相比，成功的碳化硅布局需要更小、更精心设计的开关路径。然而，有一些工具可用于指导设计人员优化版图：Littelfuse和Monolith半导体联合开发的动态特性分析平台就是一个很好的例子。
　　成功运用后，这些器件可以产生显著的结果。富昌电子客户实施的成功设计示例包括：
　　5kW LLC DC-DC转换器
　　比同等硅设计尺寸小75％，重量轻85％，效率提高60％。
　　60kW变频器
　　总功耗降低75％，元器件数量更少。
　　6-20kW的电动汽车电池充电器
　　与具有相同物理尺寸的硅设计相比，功率输出高50％。
　　磁轴承放大器
　　滤波电感尺寸和重量减少80％，输出功率增加25％。
　　改进系统成本和性能的新机会
　　以上描述表明，碳化硅器件现在已经可以用于任何高压电源开关应用。碳化硅提供更低的导通电阻，以实现更高效率，为更小的无源器件提供更高的开关频率，并减小尺寸，降低系统成本。在较高的温度下降低功耗，并支持更高的最大结温有助于降低散热要求，并可使用更小的散热片。
　　富昌电子[Future Electronics]是全球领先的电子元器件分销商，提供全面的[轻触开关]等产品线，在业界享有盛名。作为一家全球整合的公司，富昌电子依托全球一体化信息平台，使客户能够实时查询库存情况和供需动态。富昌电子官网是富昌官方[电子元件商城]，为您提供包括[S25FL256SAGNFI001]在内的热门料号，欢迎咨询。

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