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进击汽车领域 PI在碳化硅功率器件应用优势显著

2019-11-22 16:35:30 来源:大比特商务网 点击:7235

【大比特导读】相比一代半导体,碳化硅等第三代半导体更加适应未来市场应用的需求,其优势有耐高温、抗辐射性能好、制作工艺方便且稳定,可以说它是在半导体新材料中“一枝独秀”的存在。

相比一代半导体,碳化硅等第三代半导体更加适应未来市场应用的需求,其优势有耐高温、抗辐射性能好、制作工艺方便且稳定,可以说它是在半导体新材料中“一枝独秀”的存在。另一方面,据研究机构IHS预测,在未来的10年内,碳化硅器件将开始大范围地应用于工业及电动汽车领域,到2025年碳化硅功率半导体的市场规模有望达到30亿美元。

为了使功率器件技术驱动和相关解决方案的普及,在11月8日的“第七届(上海)新能源汽车电驱动与BMS技术研讨会” 上,Power Integrations的区域大功率市场应用工程师王强先生出席并演讲了《《汽车应用领域基于SCALE-iDriver™的碳化硅开关器件驱动方案》主题。

PI区域大功率市场应用工程师王强

PI区域大功率市场应用工程师王强

在本次演讲中,王强先生主要针对目前汽车环境中,碳化硅器件在驱动电路面临的问题和一个基于FluxLink™技术的驱动解决方案;同时还介绍了一种高级有源钳位技术,该技术能够确保碳化硅器件可以在关断时刻,高压尖峰有效控制以及不需要牺牲转换效率。

王强先生首先介绍了PI目前针对电动汽车而开发两款车规级驱动芯片产品,名为SIC118XKQ和SIC1182KQ。他表示,目前两款驱动芯片是采用PI自有的一种持有和双向通信的技术,能保证信号可靠传输,另外它还具有完善的保护功能,能针对短路翻墙的太快过压保护,这种保护是基于控制关断的DMDT抑制电压尖峰。

图片来自Power Integrations

当谈及到驱动芯片时,现场观众一般都有两大关注点,一是封装,二是信号传输机制。面对现场观众的疑惑时,王强继续说道:“即使在强磁场强电场的情况下,PI的封装技术能将终端外形缘边和副边电气间隙以及爬电距离做到大于9.5mm,所采用的材料达到最高级CTI 600,信号传输可靠突出则是依赖一项革新性FluxLink通信技术,显著提供1200V加强绝缘,大幅度增强绝缘性能。”

图片来自Power Integrations

此外,SCALE-2 AAC IGBT关断控制会降低碳化硅的关断速度,特别是短路时,VCE会高于直流母线电压,导致TVS网络击穿,从而Iac向门极提供电流,增大Iac3(通过ACL引脚)会增加T2的阻抗并减小Iac1,但这需要一定的时间增加门极电阻可减小电压尖峰,而且在正常工作期间会增加SiC-MOSFET的开关损耗,所以为提高AAC性能,设计者只能牺牲开关效率!

图片来自Power Integrations

总的来说“SiC高级有源钳位功能”在应用中,为了应对短路场景不得不增大驱动电阻,但此举的后果是,正常工作状态下,开关损耗偏高;而SIC118XKQ可优化门极电阻,最大程度减小开关损耗,并提高短路关断可靠性,这样的话门极电阻数值不再影响有源钳位性能,VEE稳压器及门极钳位就能减小短路电流,短路响应时间<2 µs。

图片来自Power Integrations

研讨会期间,王强就碳化硅开关器件等话题和与会工程师进行积极的问答互动,并深入介绍了PI公司产品细节和技术特点。

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