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    UnitedSiC SiC FET用戶指南

    發布時間:2022-05-13 來源:UnitedSiC 責任編輯:wenwei

    【導讀】本SiC FET用戶指南介紹了使用含快速開關SiC器件的RC緩沖電路的實用解決方案和指南。該解決方案經過實驗性雙脈沖測試(DPT)結果驗證。緩沖電路損耗得到精確測量,可協助用戶計算緩沖電路電阻的額定功率。本指南還在UnitedSiC_AN0018《開關含緩沖電路的快速SiC FET應用說明》中分析了緩沖電路對硬開關和軟開關應用的有益影響。


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    【圖1.DPT示意圖,硬開關(a)和軟開關(b)中都有RC緩沖電路】

     

    雙脈沖測試器(DPT)采用半橋結構,有電感負載。圖1“DPT示意圖,硬開關(a)和軟開關(b)中都有RC緩沖電路”是簡化的示意圖。當被測試器件(DUT)打開或關閉時,旁路電容器Cd提供瞬態能量,以便轉換高側(HS)和低側(LS)器件的電流方向。這是瞬態功率回路。旁路電容器應設計在半橋布局附近,以降低瞬態功率回路中的寄生電感。在被測試器件的打開瞬態中,一旦完成換向,穩態的電流就從直流鏈路電容器流出,為負載電感器L充電,然后再經過被測試器件返回直流鏈路大容量電容器。這是穩態功率回路。當被測試器件關閉時,二極管變為前向偏壓,且電感器電流流經二極管和電感器(續流回路)。為避免高dvdt誘發快速SiC器件打開,使用隔離的柵極驅動器和隔離的電源抑制高dvdt在柵極信號路徑中誘發的共模噪音。這里提供了兩個緩沖電路情形。有關詳情,請訪問https://unitedsic.com/appnotes/Snubber%20AppNotes_V8.pdf,參閱緩沖電路應用說明UnitedSiC_AN0018。

     

    在設計總線緩沖電路時,Rd設計師應該注意Rd中的總能量耗散以免過熱。


    SiC FET Usage Table UJ3C and UF3C/SC Devices


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    在硬開關半橋應用中使用第三代產品的說明:


    1. UF3CxxxyyyK4S效率最高。建議使用緩沖電路改善電磁干擾。

    2. 搭配緩沖電路的UF3CxxxyyyK3S是3L應用的快速解決方案。用于硬開關時,采用3端子封裝的UF系列必須使用緩沖電路。

     

    在軟開關半橋應用(LLC、PSFB等)中使用第三代產品的說明:


    3. D2PAK-7L、TO247-4L效率最高,即使搭配緩沖電路電容器(無Rs)也是如此。

    4.UJ3CxxxyyyK3S不需要緩沖電路。在RDS(on)>80m時,UJ3CxxxyyyK3S能非常好地平衡電磁干擾與效率。

    5.含Cds電容器的總線緩沖電路通常具有出色的表現與波形。


    SiC FET Usage Table UJ4C/SC Devices


    23.jpg


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    在硬開關半橋應用中使用第四代產品的說明:


    1. 所有UJ4C器件都是在搭配2.5?,100nF的總線緩沖電路時測量的。

    2. 所有UJ4CxxxK3S器件都需要搭配2.5?,100nF的總線緩沖電路或推薦的器件緩沖電路。

    3. 如果開關電流超過20A,則需要器件緩沖電路。也可以選擇搭配純電容緩沖電路的總線緩沖電路,但是會導致過沖較高。


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    【圖2:長引腳與短引腳的對比,通孔器件的引腳必須完全插入,以盡量減小電感】


    緩沖電路設計指南


    本SiC FET用戶指南介紹了使用含快速開關SiC器件的RC緩沖電路的實用解決方案和指南。該解決方案經過實驗性的雙脈沖測試(DPT)結果驗證。緩沖電路損耗得到精確測量,可協助用戶計算緩沖電路電阻的額定功率。本指南還分析了緩沖電路對硬開關和軟開關應用的有益影響。名為“開關含緩沖電路的快速SiC FET”的應用說明對本用戶指南的內容進行了補充,要閱讀該說明,請訪問https://unitedsic.com/wp-content/uploads/2019/11/Snubber-AppNotes_V8.pdf。


    有關更多緩沖電路指南,請訪問https://info.unitedsic.com/fet-design-tips


    基本假設:


    1. Rgon:盡量減小Qrr,以降低Eon。

    2. Rgoff:值很小,因而VGS波形更好。UFK3S需要Rgoff較高,以避免振蕩。可以為零。

    3. 共源共柵Rg對打開didt有巨大影響,而對dvdt的影響有限。

    4. dvdt會被緩沖電路影響。


    指南:


    26.png


    【說明:在軟開關(ZVS)應用中使用緩沖電路Cs可以大幅降低Eoff。】

     

    物料清單:


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    28.png


    說明:


    1.  “C0G”陶瓷電容器在溫度和電壓變化時電容最穩定。

    2.  KEMET的X8G HV ClassI絕緣體的最高工作溫度可達150°C,采用最新的高溫絕緣技術,在溫度極高的應用中和外殼應用中十分可靠。X8G的電容不隨電壓而變化,在環境溫度變化時變化極小。對于電容較高、占地較大且電容不穩定的器件而言,它是適合的替代選擇。在-55°C至+150°C下,它的電容變化僅為±30ppm/°C。KEMETX8R采用撓性端接技術,可阻止板應力傳導到剛性陶瓷體,從而降低了撓裂風險,撓裂可能會導致IR低或短路故障。

     

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    說明:


    1.  “KTR18”電阻的額定電壓為500V,過載電壓為1000V。

    2.  “SR1206”電阻的額定電壓為200V,過載電壓為400V,絕緣耐受電壓為500V。

    3. TE連接采用3540系列的SMD電阻,在2817大小的封裝中,70°C下,它可以處理4W功耗。



    免責聲明:本文為轉載文章,轉載此文目的在于傳遞更多信息,版權歸原作者所有。本文所用視頻、圖片、文字如涉及作品版權問題,請聯系小編進行處理。


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