使用1,200V碳化硅数字栅极驱动器降低开关损耗

Microchip Technology 宣布推出一款新的、可投入生产的 1,200V 数字栅极驱动器，可提供多级控制和保护。新器件补充了 Microchip 广泛的分立产品和碳化硅 MOSFET 模块组合，可将开关损耗降低多达 50%，并加快运输市场的上市时间。新技术使电动公交车和其他电子交通电力系统能够满足并超越严格的环境条件，同时最大限度地提高效率。

Microchip 的 DGD 分立和电源管理产品线总监 Rob Weber 在接受《电力电子新闻》采访时表示，Microchip 收购 AgileSwitch 后，团队设定了一个目标，即使用 Microchip 的开关技术开发专门用于 SiC 的栅极驱动器 IC，所有这些都集成在进入一个新的栅极驱动器基板。“除此之外，我们还推出了新版本的配置软件 [ICT]，这是一种智能配置工具，可以非常轻松地使用栅极驱动器配置设计，”Weber 说。

Weber 还指出，应用范围如何针对大功率应用，例如用于运输、火车、卡车、手推车、公共汽车和其他重型车辆的 APU，以及这些电动汽车的动力系统。“我们看到人们对可再生能源和电网基础设施很感兴趣；可再生能源的应用，尤其是 50 kW 以上的应用，以及具有固态变压器和功率因数转换的电网基础设施，”他补充道。

碳化硅

在工业应用中，碳化硅半导体在效率、外形尺寸和工作温度方面提供尖端技术。SiC 技术现在被广泛接受为可靠的硅替代品。一些功率模块和功率逆变器制造商已在其产品路线图中为 SiC 的使用奠定了基础。电磁干扰 (EMI)、过压和过热是 SiC 存在的一些设计问题。

碳化硅电源技术使电动汽车和其他大功率开关应用能够实现最高效率。系统设计人员正在采用 SiC 解决方案来克服传统硅基设备的效率限制。

在过去的三年中，SiC 功率半导体器件的市场已经上升。市场乐观地认为，在未来七到十年内将达到 100 亿美元。我们看到了很多采用，并且在世界各地正在研究很多可能性。这些可能性适用于各种行业，包括工业、汽车、医疗、航空航天和国防、牵引或铁路等。

碳化硅数字控制

对于基于 SiC 的电源转换设备的设计人员而言，Microchip 的 AgileSwitch 2ASC-12A2HP 1,200-V 双通道数字栅极驱动器及其增强型开关技术已通过生产认证且完全可配置。

韦伯指出，增强开关是一种技术，我们通过它以受控步骤打开和关闭设备，我们控制每个步骤的时间和电压电平。通过这样做并通过软件界面非常精确地修改这些步骤，设计人员能够消除错误故障、减轻振铃、降低 EMI 并减少电压过冲和下冲。

根据 Weber 的说法，AgileSwitch 栅极驱动器器件的主要性能特点包括与传统栅极驱动器相比，能够将漏源电压过冲衰减高达 80%，并将开关损耗最小化高达 50%。2ASC-12A2HP 数字栅极驱动器具有隔离式 DC/DC 转换器，该转换器具有用于脉宽调制信号和误差反馈的低电容隔离栅，可产生高达 10A 的峰值电流。

模块转接板解决方案（来源：Microchip Technology）

“固定开关在传统解决方案中很常见，”Weber 说。“栅极电阻器用于打开和关闭事物。有些增加了更多的级，尽管栅极电阻仍然是主要的控制器。在我们最初的一代中，我们有两种程度的可定制开启和关闭。之后，又出现了三层短路。但是，对于正常操作，我们在第二代的新产品中引入了导通电平和额外关断电平，以及用于短路操作的附加电平。因此，我们开发了自己的完全集成的 IC，可以提高处理速度，同时还可以改进功能。”

增强型交换（来源：Microchip Technology）

最新版本的 Microchip 智能配置工具 (ICT) 允许用户自定义栅极驱动器特性，例如栅极开关配置文件、关键系统监视器和控制器接口设置，与 2ASC-12A2HP 栅极驱动器兼容。据 Microchip 称，ICT 可为设计人员节省三到六个月的新设计开发时间。

“使用我们的软件，您可以看到开关电压，以及正常和短路操作的多个电平，然后是与控制处理器相关的几个功能，包括死区时间、复位、直流链路监控、电压和温度，”韦伯说。

通过减少关断尖峰和振铃，在正常运行和短路 (DESAT) 条件下，碳化硅 MOSFET 模块可以在更高的开关频率下安全运行，从而显着提高功率转换密度。这允许 SiC MOSFET 模块更接近其额定规格运行，从而改善尺寸、成本和性能。

这些可编程数字栅极驱动器提供了不同于标准模拟驱动器的解决方案，因为它们可以防止错误故障并降低 EMI。

Microchip 的 2ASC-12A2HP 栅极驱动器与该公司广泛的 SiC 功率器件和模块产品组合兼容，并可与其他制造商的 SiC 产品互操作。一系列模块适配器板还支持栅极驱动器和公司的加速增强型开关开发套件 (ASDAK)，其中包括栅极驱动器、模块适配器板、编程套件和用于 SiC MOSFET 模块的 ICT 软件。


审核编辑：刘清