联合SiC的FET-Jet计算器 — — 从SIC FET选择中得出猜算结果

这篇博客文章首次由联合硅碳化物(United Silicon Carbide)发表。加入科尔沃家族United SiC是硅碳化物(SiC)动力半导体的主要制造厂商,它扩大了科沃的电动车辆、工业电力、电路保护、可再生能源和数据中心电力迅速增长的市场。

电力供应设计工具正在不断改进,模拟越来越能够产生精确的波形和在调控、效率和由此产生的损失方面的性能。 但有一个小问题:模拟器只能用你所说的话来操作 — — 软件是聪明的,但它不会为你选择电动晶体管,而且它肯定不会告诉你你是否选择了不是最佳的晶体管,甚至正常电路压力下的断裂。

设计者对开关技术将有一个相当好的了解 — — 他们不会选择用于MHz转换的 IGBT 或用于高功率牵引应用的硅 MOSFET,所以也许他们会采取明智的选项,将United SiC SiC FET作为一个起点,其近端开关性能和低导电损耗。 现有范围很广,电压评级、抗电率和包件风格不同,而且总是有平行部件的选择。 运行和成本的最佳SIC FET可以找到,但到目前为止,这意味着通过模拟或对不同部件的轮椅测试进行剧烈循环。 如今,UnitedSIC的在线FET-Jet计算器已经改变了所有这一切。

排计算计算器该工具无需注册即可自由使用,使设计师能够选择应用程序、地形学、电气设计参数和环境温度,并快速从联合研究中心的SIC FETs和二极管范围快速尝试一个设备,并带有选择的热ink评级。 立即计算出关键性能结果,包括总体效率,将部件损失分为动态和导电贡献,以及接合温度和当前压力水平。 如果所产生的电压超过选定部分的评级,就会发出警告。

稍微深一点,可以选择的应用程序是AC-DC前端和孤立或非孤立的DC-DC转换器。 在每种应用中,都可以从最受欢迎的类别中选择一种地形学。例如,在AC-DC类别中,可以突出传统的助推式PFC、Totem Pool PFC、维也纳校正器或两级电压源转换器。在非孤立的DC-DC类别中,可以选择硬币或推力,也可以选择与三级助推型结构同步或不同步校正。在孤立的DC-DC类别中,受欢迎的LOC转换器可以选择半桥或全桥变式,以及分阶段轮移控制的Shift全桥或双主动桥。在相关情况下,支持从连续(CM)到边界(BCM)的操控模式。

SIC FETs和United SiC 范围的二极管可以从下拉菜单中选择,下拉菜单定期更新设备发布的最新版本,并点击设备链接到其产品页面上,链接到数据表和SPICE 模型。显示的设备列表也可以通过定级电压、软件包和序列进行分类,使用幻灯片将选择限制在当前定级范围内。

一个例子是显示计算器功率的最佳方法;如果我们在孤立的DC-DC部分选择一个阶段转移全桥地形,我们可以看到下面的屏幕。

图1:UnitedSiC FET-Jet计算器的示例截图

这里我们从800V的输入供应中选择了400V/12kW输出。 切换频率定在80kHz, PSFB 地形上特有的参数是投入, 如理想的峰值到峰值导管波纹流、 最大初级阶段转移、 最大值周期损失、 变压器主电能和旋转率。 可以指定最大热汇温度, 以及开关到隔热垫的热阻力。 请注意, 从连接点到切口的耐热性装置可以设定为“ 典型” 或“ 最大值 ” , 以便进行最坏的分析 。

选择了UF3C120080K4S 设备后, 计算器即时返回平均值, 转动电流向前和向后, 并完全分解导和转动损失, 使半导体的整体效率达到99. 25%。 现在你可以播放并看到选择其他设备或操作条件的效果。 例如, 将转换频率提高至200千赫兹, 使SIC FET 的损失增加19%, 但进一步的计算可能显示磁元件小于相应的收益, 这可能证明更高的半导体损失是合理的。 尝试将功率增加一倍, 达到24千瓦, 红色警告显示设备连接温度超过最高等级 。

有趣的实验是将每个位置的平行 FET 数量设置为多个。 回到我们的默认设置, 使用两个平行 FET 而不是一个, 将总损失减少近一半, 交汇温度下降近20度。 这是因为电流在两个设备之间共享, 但是由于电量与电流平方成正方形, 每个设备的损失与一个设备相比, 双对的损失为四分之一或一半。 然而, 每个 FET 运行的冷得多, 单部分的导电损失只有四分之一, 因此, 阻力较低, 损失也更低 。 这被两个相平行的 FET 略高一点的转换损失所抵消 。

最初选择用于电力供应设计的半导体开关可能只是杂事。 UnitedSiC的新FET-Jet CalculatorTM使得它容易准确地预测系统性能。 通用的FET-Jet计算器肯定会吸引那些想要快速可靠预测UnitedSiC FET如何在一系列应用中表现的设计师 — — 这也很有趣,也很自由!

审核编辑 黄宇