這篇博客文章首次由聯(lián)合硅碳化物(United Silicon Carbide)發(fā)表。加入科爾沃家族United SiC是硅碳化物(SiC)動(dòng)力半導(dǎo)體的主要制造廠商,它擴(kuò)大了科沃的電動(dòng)車輛、工業(yè)電力、電路保護(hù)、可再生能源和數(shù)據(jù)中心電力迅速增長(zhǎng)的市場(chǎng)。

電力供應(yīng)設(shè)計(jì)工具正在不斷改進(jìn),模擬越來越能夠產(chǎn)生精確的波形和在調(diào)控、效率和由此產(chǎn)生的損失方面的性能。 但有一個(gè)小問題:模擬器只能用你所說的話來操作 — — 軟件是聰明的,但它不會(huì)為你選擇電動(dòng)晶體管,而且它肯定不會(huì)告訴你你是否選擇了不是最佳的晶體管,甚至正常電路壓力下的斷裂。

設(shè)計(jì)者對(duì)開關(guān)技術(shù)將有一個(gè)相當(dāng)好的了解 — — 他們不會(huì)選擇用于MHz轉(zhuǎn)換的 IGBT 或用于高功率牽引應(yīng)用的硅 MOSFET,所以也許他們會(huì)采取明智的選項(xiàng),將United SiC SiC FET作為一個(gè)起點(diǎn),其近端開關(guān)性能和低導(dǎo)電損耗。 現(xiàn)有范圍很廣,電壓評(píng)級(jí)、抗電率和包件風(fēng)格不同,而且總是有平行部件的選擇。 運(yùn)行和成本的最佳SIC FET可以找到,但到目前為止,這意味著通過模擬或?qū)Σ煌考妮喴螠y(cè)試進(jìn)行劇烈循環(huán)。 如今,UnitedSIC的在線FET-Jet計(jì)算器已經(jīng)改變了所有這一切。

排計(jì)算計(jì)算器該工具無需注冊(cè)即可自由使用,使設(shè)計(jì)師能夠選擇應(yīng)用程序、地形學(xué)、電氣設(shè)計(jì)參數(shù)和環(huán)境溫度,并快速?gòu)穆?lián)合研究中心的SIC FETs和二極管范圍快速嘗試一個(gè)設(shè)備,并帶有選擇的熱ink評(píng)級(jí)。 立即計(jì)算出關(guān)鍵性能結(jié)果,包括總體效率,將部件損失分為動(dòng)態(tài)和導(dǎo)電貢獻(xiàn),以及接合溫度和當(dāng)前壓力水平。 如果所產(chǎn)生的電壓超過選定部分的評(píng)級(jí),就會(huì)發(fā)出警告。

稍微深一點(diǎn),可以選擇的應(yīng)用程序是AC-DC前端和孤立或非孤立的DC-DC轉(zhuǎn)換器。 在每種應(yīng)用中,都可以從最受歡迎的類別中選擇一種地形學(xué)。例如,在AC-DC類別中,可以突出傳統(tǒng)的助推式PFC、Totem Pool PFC、維也納校正器或兩級(jí)電壓源轉(zhuǎn)換器。在非孤立的DC-DC類別中,可以選擇硬幣或推力,也可以選擇與三級(jí)助推型結(jié)構(gòu)同步或不同步校正。在孤立的DC-DC類別中,受歡迎的LOC轉(zhuǎn)換器可以選擇半橋或全橋變式,以及分階段輪移控制的Shift全橋或雙主動(dòng)橋。在相關(guān)情況下,支持從連續(xù)(CM)到邊界(BCM)的操控模式。

SIC FETs和United SiC 范圍的二極管可以從下拉菜單中選擇,下拉菜單定期更新設(shè)備發(fā)布的最新版本,并點(diǎn)擊設(shè)備鏈接到其產(chǎn)品頁面上,鏈接到數(shù)據(jù)表和SPICE 模型。顯示的設(shè)備列表也可以通過定級(jí)電壓、軟件包和序列進(jìn)行分類,使用幻燈片將選擇限制在當(dāng)前定級(jí)范圍內(nèi)。

一個(gè)例子是顯示計(jì)算器功率的最佳方法;如果我們?cè)诠铝⒌腄C-DC部分選擇一個(gè)階段轉(zhuǎn)移全橋地形,我們可以看到下面的屏幕。

圖1:UnitedSiC FET-Jet計(jì)算器的示例截圖

這里我們從800V的輸入供應(yīng)中選擇了400V/12kW輸出。 切換頻率定在80kHz, PSFB 地形上特有的參數(shù)是投入, 如理想的峰值到峰值導(dǎo)管波紋流、 最大初級(jí)階段轉(zhuǎn)移、 最大值周期損失、 變壓器主電能和旋轉(zhuǎn)率。 可以指定最大熱匯溫度, 以及開關(guān)到隔熱墊的熱阻力。 請(qǐng)注意, 從連接點(diǎn)到切口的耐熱性裝置可以設(shè)定為“ 典型” 或“ 最大值 ” , 以便進(jìn)行最壞的分析 。

選擇了UF3C120080K4S 設(shè)備后, 計(jì)算器即時(shí)返回平均值, 轉(zhuǎn)動(dòng)電流向前和向后, 并完全分解導(dǎo)和轉(zhuǎn)動(dòng)損失, 使半導(dǎo)體的整體效率達(dá)到99. 25%。 現(xiàn)在你可以播放并看到選擇其他設(shè)備或操作條件的效果。 例如, 將轉(zhuǎn)換頻率提高至200千赫茲, 使SIC FET 的損失增加19%, 但進(jìn)一步的計(jì)算可能顯示磁元件小于相應(yīng)的收益, 這可能證明更高的半導(dǎo)體損失是合理的。 嘗試將功率增加一倍, 達(dá)到24千瓦, 紅色警告顯示設(shè)備連接溫度超過最高等級(jí) 。

有趣的實(shí)驗(yàn)是將每個(gè)位置的平行 FET 數(shù)量設(shè)置為多個(gè)。 回到我們的默認(rèn)設(shè)置, 使用兩個(gè)平行 FET 而不是一個(gè), 將總損失減少近一半, 交匯溫度下降近20度。 這是因?yàn)殡娏髟趦蓚€(gè)設(shè)備之間共享, 但是由于電量與電流平方成正方形, 每個(gè)設(shè)備的損失與一個(gè)設(shè)備相比, 雙對(duì)的損失為四分之一或一半。 然而, 每個(gè) FET 運(yùn)行的冷得多, 單部分的導(dǎo)電損失只有四分之一, 因此, 阻力較低, 損失也更低 。 這被兩個(gè)相平行的 FET 略高一點(diǎn)的轉(zhuǎn)換損失所抵消 。

最初選擇用于電力供應(yīng)設(shè)計(jì)的半導(dǎo)體開關(guān)可能只是雜事。 UnitedSiC的新FET-Jet CalculatorTM使得它容易準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)系統(tǒng)性能。 通用的FET-Jet計(jì)算器肯定會(huì)吸引那些想要快速可靠預(yù)測(cè)UnitedSiC FET如何在一系列應(yīng)用中表現(xiàn)的設(shè)計(jì)師 — — 這也很有趣,也很自由!

審核編輯 黃宇