這篇博客文章首次由聯合硅碳化物(United Silicon Carbide)發表。加入科爾沃家族United SiC是硅碳化物(SiC)動力半導體的主要制造廠商,它擴大了科沃的電動車輛、工業電力、電路保護、可再生能源和數據中心電力迅速增長的市場。

電力供應設計工具正在不斷改進,模擬越來越能夠產生精確的波形和在調控、效率和由此產生的損失方面的性能。 但有一個小問題:模擬器只能用你所說的話來操作 — — 軟件是聰明的,但它不會為你選擇電動晶體管,而且它肯定不會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。

設計者對開關技術將有一個相當好的了解 — — 他們不會選擇用于MHz轉換的 IGBT 或用于高功率牽引應用的硅 MOSFET,所以也許他們會采取明智的選項,將United SiC SiC FET作為一個起點,其近端開關性能和低導電損耗。 現有范圍很廣,電壓評級、抗電率和包件風格不同,而且總是有平行部件的選擇。 運行和成本的最佳SIC FET可以找到,但到目前為止,這意味著通過模擬或對不同部件的輪椅測試進行劇烈循環。 如今,UnitedSIC的在線FET-Jet計算器已經改變了所有這一切。

排計算計算器該工具無需注冊即可自由使用,使設計師能夠選擇應用程序、地形學、電氣設計參數和環境溫度,并快速從聯合研究中心的SIC FETs和二極管范圍快速嘗試一個設備,并帶有選擇的熱ink評級。 立即計算出關鍵性能結果,包括總體效率,將部件損失分為動態和導電貢獻,以及接合溫度和當前壓力水平。 如果所產生的電壓超過選定部分的評級,就會發出警告。

稍微深一點,可以選擇的應用程序是AC-DC前端和孤立或非孤立的DC-DC轉換器。 在每種應用中,都可以從最受歡迎的類別中選擇一種地形學。例如,在AC-DC類別中,可以突出傳統的助推式PFC、Totem Pool PFC、維也納校正器或兩級電壓源轉換器。在非孤立的DC-DC類別中,可以選擇硬幣或推力,也可以選擇與三級助推型結構同步或不同步校正。在孤立的DC-DC類別中,受歡迎的LOC轉換器可以選擇半橋或全橋變式,以及分階段輪移控制的Shift全橋或雙主動橋。在相關情況下,支持從連續(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備發布的最新版本,并點擊設備鏈接到其產品頁面上,鏈接到數據表和SPICE 模型。顯示的設備列表也可以通過定級電壓、軟件包和序列進行分類,使用幻燈片將選擇限制在當前定級范圍內。

一個例子是顯示計算器功率的最佳方法;如果我們在孤立的DC-DC部分選擇一個階段轉移全橋地形,我們可以看到下面的屏幕。

圖1:UnitedSiC FET-Jet計算器的示例截圖

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

選擇了UF3C120080K4S 設備后, 計算器即時返回平均值, 轉動電流向前和向后, 并完全分解導和轉動損失, 使半導體的整體效率達到99. 25%。 現在你可以播放并看到選擇其他設備或操作條件的效果。 例如, 將轉換頻率提高至200千赫茲, 使SIC FET 的損失增加19%, 但進一步的計算可能顯示磁元件小于相應的收益, 這可能證明更高的半導體損失是合理的。 嘗試將功率增加一倍, 達到24千瓦, 紅色警告顯示設備連接溫度超過最高等級 。

有趣的實驗是將每個位置的平行 FET 數量設置為多個。 回到我們的默認設置, 使用兩個平行 FET 而不是一個, 將總損失減少近一半, 交匯溫度下降近20度。 這是因為電流在兩個設備之間共享, 但是由于電量與電流平方成正方形, 每個設備的損失與一個設備相比, 雙對的損失為四分之一或一半。 然而, 每個 FET 運行的冷得多, 單部分的導電損失只有四分之一, 因此, 阻力較低, 損失也更低 。 這被兩個相平行的 FET 略高一點的轉換損失所抵消 。

最初選擇用于電力供應設計的半導體開關可能只是雜事。 UnitedSiC的新FET-Jet CalculatorTM使得它容易準確地預測系統性能。 通用的FET-Jet計算器肯定會吸引那些想要快速可靠預測UnitedSiC FET如何在一系列應用中表現的設計師 — — 這也很有趣,也很自由!

審核編輯 黃宇