使用碳化硅MOSFET时最重要的系统设计考虑事项
已有 301 次阅读 2019-03-28 11:01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。
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