中国电子技术网

设为首页 网站地图 加入收藏

 
 

解读UnitedSiC第四代SiC FET——RDS(on)最小仅为6mΩ

关键词:SiC器件 UnitedSiC

时间:2021-09-29 14:51:17      来源:网络

日前,UnitedSiC宣布发布仅为6mΩ导通电阻(RDS(on))的SiC器件,从而响应了电源设计人员对更高性能、更高效率的SiC FET的追求。同时UnitedSiC还宣布了一系列不同导通电阻的SiC器件,从而满足客户的多元化需求。这也是2020年UnitedSiC发布首款第四代SiC FET之后的一次重大更新。

日前,UnitedSiC宣布发布仅为6mΩ导通电阻(RDS(on))的SiC器件,从而响应了电源设计人员对更高性能、更高效率的SiC FET的追求。同时UnitedSiC还宣布了一系列不同导通电阻的SiC器件,从而满足客户的多元化需求。这也是2020年UnitedSiC发布首款第四代SiC FET之后的一次重大更新。

UnitedSiC亚太区销售副总裁刘鲁伟和亚太区FAE经理Richard Chen接受了EEWORLD专访,解读了UnitedSiC第四代SiC FET全系列产品线的特点。全新第四代SiC器件支持750V耐压,可以更好地应对电动汽车等高压母线工作不稳定的极端状况下。

全新的750V SiC FET系列

UnitedSiC此次发布了9种新器件/封装选项,额定值为6、9、11、23、33和44mΩ。所有器件均有采用TO-247-4L封装的方案,同时18、23、33、44和60mΩ器件还提供了采用TO-247-3L封装的方案。这一750V扩展系列与现有的18和60mΩ器件相辅相成,其为设计人员提供了更多的器件方案,实现了更大的设计灵活性,因此可实现最佳的性价比权衡,同时保持充足的设计裕度和电路鲁棒性。

如图所示,根据不同导通电阻和封装形式,目前UnitedSiC已经推出了多达13种产品组合。

刘鲁伟特别强调,UnitedSiC高性能 FET 基于独特的共源共栅配置,其中高性能 SiC 快速 JFET 与共源共栅优化的 Si-MOSFET 共同封装,从而可以确保栅极驱动兼容典型的SiC MOSFET,Si IGBT 以及Si MOSFET驱动,因此设计改动较小,可以支持快速灵活的产品替代。同时,该结构的产品良率及成本及可靠性也较之传统SiC MOSFET有了进一步提高。

Richard也强调,UnitedSiC更广泛的SiC产品组合,可以针对客户在不同功率等级下的能耗、成本或散热进行优化,从而提高设计灵活度。

如图,UnitedSiC不同的RDS(on)细分产品系列,可以帮助客户针对具体应用场景从效率、成本和散热角度进行优化

与此同时,为了配合客户选型,UnitedSiC还推出了FET-Jet计算器2.0。该计算器集成了26中典型拓扑结构,对于首次采用SiC或者正寻找最适合不断改进的设计的工程师而言,这个计算器能快速简单地评估UnitedSiC FET在各种功率拓扑结构中的表现,从而避免浪费时间为不适合的器件创建高级模拟,进而加快研发速度。

同时,6mΩ器件还具有业界最优的5μs短路耐受能力,配合驱动器短路防护功能从而可以更好地保护功率器件。

如图,6mΩ的UJ4SC075006K4S SiC FET具有业界最优的5μs短路耐受能力

第四代SiC FET全方位比较

如图所示,同目前业界主流的SiC FET比较,UnitedSiC在650V和750V产品中,都具有最佳RDSon表现。

Richard以多组实测数据,解读了UnitedSiC第四代SiC的功耗优势。Richard表示,尽管第四代SiC是750V产品,但由于实现了更低的RDS(on),因此根据实际测试结果,无论是硬开关还是软开关情况下,导通损耗相比业界650V产品均有大幅降低。

如果以RDS(on)×A指标衡量,第4代SiC FET在高低裸片温度下均可达到市场最低值。RDS(on)×EOSS/QOSS这一FoM在硬开关应用中很重要,第4代SiC FET的这个值是最接近的竞争对手值的一半。RDS(on)×COSS(tr)这一FoM则在软开关应用中至关重要,如果将UnitedSiC额定电压为750V的器件与竞争对手额定电压为650V的器件相比,前者的这个值比后者低约30%。对于硬开关应用,SiC FET的集成体二极管在恢复速度和正向压降方面优于竞争对手的Si MOSFET或SiC MOSFET技术。

Richard表示,第三代SiC产品根据软硬开关分别进行了优化,而第四代产品的优异性能可以同时满足软硬开关的不同需求。

“目前实际测试结果显示,UnitedSiC第四代SiC的RDS(on)特性已经非常接近材料特性的极限,实现了真正的完美开关。”Richard说道。

第四代SiC的广阔应用空间

第四代SiC凭借其优异性能和差异化组合,可广泛应用于电动汽车、IT基础设施等对性能、效率要求极高的领域。

首先针对电动汽车领域,为了减少功率损耗并减轻重量,高压母线在不断提高,普通轿车正在从400V提升到500V甚至更高,750V的SiC具有足够的设计余量,以满足更高电压的需求。

针对最主要的牵引逆变器应用,采用第四代SiC之后,相比750V IGBT系统效率,在满负载状态下损耗仅为此前的1/3,在大多数轻载或中载场合时损耗仅为IGBT的1/5~1/6。

另外一种主流应用是针对断路器,传统机械式断路器体积庞大,系统复杂,并且需要去弧装置等,而通过SiC MOSFET与JFET实现的电子断路器,不需要去弧等电路,因此可以实现小体积与高效率的完美结合。类似在电动汽车无线充电等概念市场中,UnitedSiC的第四代产品也可以实现更好的表现。

另外针对it基础设施的部分,由于UnitedSiC产品采用特有的Casecode结构,因此驱动与超结MOSFET的驱动兼容,客户可以在现有的设计基础下直接切换到SiC,实现效率的提升。

根据UnitedSiC针对图腾柱PFC以及DC/DC LLC的实际测试结果显示,采用SiC都可以实现极高的效率水平。

图腾柱PFC实际测试结果,根据不同的负载应用,可以选择不同的RDS(on),从而实现最佳效率表现。

同超结MOSFET相比,SiC在任何负载情况下,性能都远优于传统硅器件

第四代SiC FET将进一步降低应用门槛

由于硅器件特性限制,传统MOSFET在提升效率的进展上越来越慢,而宽禁带半导体由于其高频,耐高温,耐高压等特性,非常适合不断追求效率的电动汽车、IT基础设施等应用。

随着UnitedSiC第四代SiC器件的发布,其独特的架构、更好的RDS(on)、更高的耐压及鲁棒性、更丰富的产品组合以及更好的性价比,不断降低SiC应用的门槛。同时,刘鲁伟也强调UnitedSiC也正在积极地进行资本投入,以优化产能从而满足客户的量产需求。

  • 分享到:

 

猜你喜欢

  • 主 题:数据中心400V DC连接器及电路保护
  • 时 间:2022.05.17
  • 公 司:Digi-Key & SCHURTER(硕特)

  • 主 题:恩智浦交错并联式Boost PFC+无感FOC控制系统介绍
  • 时 间:2022.05.19
  • 公 司:NXP

  • 主 题:用于100瓦以上AC/DC USB-PD多口充电器的谐振拓朴+GAN MOS方案: TEA2016/2017 + TEA2095
  • 时 间:2022.05.26
  • 公 司:NXP