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          性能出眾的1200V第四代SiC FET為高壓市場提供了優(yōu)秀的SiC功率解決方案

          作者: 時間:2022-06-16 來源:UnitedSiC 收藏

          (現(xiàn)名Qorvo)擴充了其1200V產品系列,將其突破性的第四代SiC FET技術推廣到電壓更高的應用中。新UF4C/SC系列中的六款新產品的規(guī)格從23毫歐到70毫歐,現(xiàn)以TO247-4L(采用開爾文連接)封裝提供,而1200V的53毫歐和70毫歐SiC FET還以TO247-3L封裝提供。這些新發(fā)布的SiC FET具有不凡的性能,是不斷成長的電動車市場向著800V母線車載充電器(OBC)和直流轉換器邁進過程中的理想選擇。與前幾代一樣,新FET也非常適合工業(yè)電池充電器、工業(yè)電源、光伏轉換器、不間斷電源和各種其他功率轉換應用。

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/202206/435234.htm


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          【圖1  按RDS(On)劃分的新1200V第四代 FET產品與現(xiàn)有1200V第三代系列)】


          這些新零件采用先進的垂直溝槽器件結構,實現(xiàn)了世界一流的導通電阻與面積乘積(ROnx A),從而具備了業(yè)界一流的品質因數(shù)(FoM),包括非常低的RDS(on)x面積、非常低的RDS(on) x Eoss、RDS(on) x Coss,(tr)和RDS(on) x Qg。與第四代產品組合的其余產品一樣,新的1200V FET可以用0-12V或0-15V柵極驅動電壓輕松驅動。由于有+/-20V的VGS,Max和高閾值電壓(4.8V),這些SiC FET能實現(xiàn)大量柵極電壓設計和噪音裕度,并與Si或SiC柵極驅動電壓兼容。1200V FET具備出色的體二極管、出眾的正向電壓(通常為1.0-1.5V)和很低的反向恢復電荷(Qrr)。


          為了充分利用特定導通電阻超低的優(yōu)勢,新的1200V SiC FET采用先進的銀燒結晶粒連接工藝,實現(xiàn)出色的熱性能。這些器件在出色的熱電阻Rth, j-c的支持下維持了良好的功率處理能力,同時實現(xiàn)了晶??s小,并降低了電容和開關損耗。熱電阻改善的好處在圖2中體現(xiàn),該圖說明了第四代1200V SiC FET的晶粒體積與競爭性技術的比較情況,以及其熱阻與同等級其他FET相比低了26%-60%。


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          【圖2 在采用先進的銀燒結技術后,新1200V第四代SiC FET的結到殼熱性能與競爭性1200V FET的比較】


          圖3顯示了歸一化至新第四代1200V SiC FET時,功率處理的品質因數(shù)(Rth,j-c)、硬開關品質因數(shù)(RDS(on) x Eoss)以及軟開關的品質因數(shù)(RDS(on)x Coss,(tr))和RDS(on)x Qg。雷達圖中的較低值反映了各個參數(shù)的出色表現(xiàn)。從圖中可以看出,在25oC和升高后的溫度(125oC)下,在硬開關電路(即有源前端等)和軟開關電路(即隔離的直流轉換器等)中,1200V第四代SiC FET都具有不受影響的性能優(yōu)勢。與上一代SiC FET相比,新器件在給定晶粒面積下的RDS(on)最多可降低40%,25oC的RDS(on)x Eoss可降低37%,25oC的RDS(on) x Coss,(tr)可降低54%。


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          【圖3 新1200V第四代SiC FET的品質因數(shù)與競爭性1200V FET的比較】


          (現(xiàn)名Qorvo)免費在線設計計算工具FET-Jet Calculator?中提供了6款新1200V SiC FET,該工具可用于評估器件損耗、轉換器效率和升溫,以及找到最佳驅動條件。使用FET-Jet Calculator工具時可以明顯看出,新23毫歐(UF4SC120023K4S)和30毫歐(UF4SC120030K4S)FET是800V總線車載充電器(OBC)應用的有源前端的出色選項。在圖4所示的11kW OBC前端設計示例中,新的UF4SC120030K4S能夠降低損耗(降至每個FET 37W),實現(xiàn)98%的出色半導體效率并在更低溫度(Tj=115oC)下運行,并同時減小晶粒體積。圖示設計假設硬開關頻率為150kHz,散熱溫度THS=80oC,從而支持用戶獲得出色的功率密度。


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          【圖4 采用了新第四代UF4SC120030K4S SiC FET的11kW OBC前端設計示例】


          新1200V SiC FET系列還為OBC的隔離直流轉換器級提供了出色的選擇。在這些高頻軟開關拓撲中,第四代FET的低導電損耗、低二極管正向壓降、低驅動器損耗(低Vg,低Qg)和低RDS(on) x Coss,(tr)都很理想。圖5展示了一個11kW,800V全橋CLLC設計示例,在每個初級側開關位置都采用了1200V SiC FET。假設運行頻率為200kHz,散熱溫度仍為THS=80oC。使用FET-Jet Calculator?預測的性能摘要表顯示了新第四代1200V SiC FET的優(yōu)勢。在相似的晶粒體積下,UF4C120053K4S/K3S的損耗更低,有出色的半導體效率(99.5%),且運行溫度較低(Tj < 100oC)。經(jīng)濟實惠的UF4C120070K4S/K3S也是具有吸引力的高性價比解決方案,具有良好的效率(99.4%),只是損耗略高。


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          【圖5  使用新第四代UF4C120053K4S SiC FET的11kW OBC全橋CLLC設計示例】




          關鍵詞: UnitedSiC

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