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UnitedSiC SiC FET用戶指南

發(fā)布時間:2022-05-13 來源:UnitedSiC 責(zé)任編輯:wenwei

【導(dǎo)讀】本SiC FET用戶指南介紹了使用含快速開關(guān)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(jīng)過實驗性雙脈沖測試(DPT)結(jié)果驗證。緩沖電路損耗得到精確測量,可協(xié)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(guān)含緩沖電路的快速SiC FET應(yīng)用說明》中分析了緩沖電路對硬開關(guān)和軟開關(guān)應(yīng)用的有益影響。


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

 

雙脈沖測試器(DPT)采用半橋結(jié)構(gòu),有電感負載。圖1“DPT示意圖,硬開關(guān)(a)和軟開關(guān)(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(guān)閉時,旁路電容器Cd提供瞬態(tài)能量,以便轉(zhuǎn)換高側(cè)(HS)和低側(cè)(LS)器件的電流方向。這是瞬態(tài)功率回路。旁路電容器應(yīng)設(shè)計在半橋布局附近,以降低瞬態(tài)功率回路中的寄生電感。在被測試器件的打開瞬態(tài)中,一旦完成換向,穩(wěn)態(tài)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(jīng)過被測試器件返回直流鏈路大容量電容器。這是穩(wěn)態(tài)功率回路。當被測試器件關(guān)閉時,二極管變?yōu)榍跋蚱珘?,且電感器電流流?jīng)二極管和電感器(續(xù)流回路)。為避免高dvdt誘發(fā)快速SiC器件打開,使用隔離的柵極驅(qū)動器和隔離的電源抑制高dvdt在柵極信號路徑中誘發(fā)的共模噪音。這里提供了兩個緩沖電路情形。有關(guān)詳情,請訪問https://unitedsic.com/appnotes/Snubber%20AppNotes_V8.pdf,參閱緩沖電路應(yīng)用說明UnitedSiC_AN0018。

 

在設(shè)計總線緩沖電路時,Rd設(shè)計師應(yīng)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(guān)半橋應(yīng)用中使用第三代產(chǎn)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(yīng)用的快速解決方案。用于硬開關(guān)時,采用3端子封裝的UF系列必須使用緩沖電路。

 

在軟開關(guān)半橋應(yīng)用(LLC、PSFB等)中使用第三代產(chǎn)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(xiàn)與波形。


SiC FET Usage Table UJ4C/SC Devices


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在硬開關(guān)半橋應(yīng)用中使用第四代產(chǎn)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(guān)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(dǎo)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(shè)計指南


本SiC FET用戶指南介紹了使用含快速開關(guān)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(jīng)過實驗性的雙脈沖測試(DPT)結(jié)果驗證。緩沖電路損耗得到精確測量,可協(xié)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(guān)和軟開關(guān)應(yīng)用的有益影響。名為“開關(guān)含緩沖電路的快速SiC FET”的應(yīng)用說明對本用戶指南的內(nèi)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(guān)更多緩沖電路指南,請訪問https://info.unitedsic.com/fet-design-tips


基本假設(shè):


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??梢詾榱?。

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:


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【說明:在軟開關(guān)(ZVS)應(yīng)用中使用緩沖電路Cs可以大幅降低Eoff?!?/p>

 

物料清單:


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說明:


1.  “C0G”陶瓷電容器在溫度和電壓變化時電容最穩(wěn)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(shù),在溫度極高的應(yīng)用中和外殼應(yīng)用中十分可靠。X8G的電容不隨電壓而變化,在環(huán)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(wěn)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(shù),可阻止板應(yīng)力傳導(dǎo)到剛性陶瓷體,從而降低了撓裂風(fēng)險,撓裂可能會導(dǎo)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。



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