【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(shí)用解決方案和指南。該解決方案經(jīng)過實(shí)驗(yàn)性雙脈沖測(cè)試(DPT)結(jié)果驗(yàn)證。緩沖電路損耗得到精確測(cè)量,可協(xié)助用戶計(jì)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(duì)硬開關(guān)和軟開關(guān)應(yīng)用的有益影響。
【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(cè)試器(DPT)采用半橋結(jié)構(gòu),有電感負(fù)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(dāng)被測(cè)試器件(DUT)打開或關(guān)閉時(shí),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(jì)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(cè)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(fù)載電感器L充電,然后再經(jīng)過被測(cè)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(dāng)被測(cè)試器件關(guān)閉時(shí),二極管變?yōu)榍跋蚱珘海译姼衅麟娏髁鹘?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(dòng)器和隔離的電源抑制高dvdt在柵極信號(hào)路徑中誘發(fā)的共模噪音。這里提供了兩個(gè)緩沖電路情形。有關(guān)詳情,請(qǐng)?jiān)L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(jì)總線緩沖電路時(shí),Rd設(shè)計(jì)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
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(shí),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(shí),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
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(shí)測(cè)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(huì)導(dǎo)致過沖較高。
【圖2:長引腳與短引腳的對(duì)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(jì)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(shí)用解決方案和指南。該解決方案經(jīng)過實(shí)驗(yàn)性的雙脈沖測(cè)試(DPT)結(jié)果驗(yàn)證。緩沖電路損耗得到精確測(cè)量,可協(xié)助用戶計(jì)算緩沖電路電阻的額定功率。本指南還分析了緩沖電路對(duì)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(duì)本用戶指南的內(nèi)容進(jìn)行了補(bǔ)充,要閱讀該說明,請(qǐng)?jiān)L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(qǐng)?jiān)L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(duì)打開didt有巨大影響,而對(duì)dvdt的影響有限。
4. dvdt會(huì)被緩沖電路影響。
指南:
【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。】
物料清單:
說明:
1. “C0G”陶瓷電容器在溫度和電壓變化時(shí)電容最穩(wěn)定。
2. KEMET的X8G HV ClassI絕緣體的最高工作溫度可達(dá)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(shí)變化極小。對(duì)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(xiǎn),撓裂可能會(huì)導(dǎo)致IR低或短路故障。
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(zé)聲明:本文為轉(zhuǎn)載文章,轉(zhuǎn)載此文目的在于傳遞更多信息,版權(quán)歸原作者所有。本文所用視頻、圖片、文字如涉及作品版權(quán)問題,請(qǐng)聯(lián)系小編進(jìn)行處理。
推薦閱讀: