Page 51 - 第三代半導體—— 碳化矽材料製程與分析

DESIGN CORNER
使用隔離式閘極驅動器和 DC/DC轉換器驅動1,200V SiC電源模組
Juan Carlos Rodriguez、Martin Murnane，作者依序為ADI應用工程師、系統架構師
電動車、可再生能源和儲能系統等 電源發展技術的成功取決於電力 轉換方案能否有效進行。電力電子 轉換器的核心，包含專用半導體元 件和透過閘極驅動器控制這些新 型半導體元件開關的策略。
求，例如透過去飽和以得到更短 的傳輸延遲和改善的短路保護。
(圖1)。電路板採用雙極性隔離電 源供電，其基於使用LT3999電源 驅動器建構的推挽式轉換器。此單 片式高壓、高頻、DC/DC轉換驅動 器包含具有可編程限流功能的1A 雙開關，提供高達1MHz的同步頻 率，具有2.7V~36V的寬廣工作範 圍，關斷電流< 1μA。
目前最先進的寬頻元件，如碳 化矽(SiC)和氮化鎵(GaN)半導體具 有更高的性能，如600V~2,000V的 高電壓額定值、低通道阻抗，以及 高達MHz範圍的快速切換速度。 這些提高了閘極驅動器的性能要
本文展示了ADuM4136閘極 驅動器的優勢，這款單通道元件的 輸出驅動能力高達4A，最大共模 瞬變抗擾度(CMTI)為150kV/μs， 並具有包括去飽和保護的快速故 障管理功能。
該解決方案採用SiC金屬氧化 物半導體場效應電晶體(MOSFET) 電源模組進行測試，SiC模組提供 1,200V的漏源擊穿電壓、22.5mΩ 典型通道電阻和100A脈衝漏電 流能力，最大額定閘極源極電壓 為-10V和+20V。
透過與Stercom Power Solutions GmbH協作開發，用 於SiC功率元件的閘極驅動單元 (GDU)展現了閘極驅動器的性能
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圖1:GDU。
本文評估了該解決方案產生 的死區時間，並分析研究GDU導 入的總傳輸延遲。透過去飽和檢 測，測試了對SiC元件的超載和短 路保護功能，測試結果顯示，該解 決方案回應快速。
圖2:測試設定原理圖。
圖3:測試設備連接圖。
2022年7月 | www.eettaiwan.com