Zoptymalizowane użycie diod oraz tranzystorów MOSFET SiC w aplikacjach przemysłowych

4 czerwca, 20205 czerwca, 2020 Justyna Cybula

STMicroelectronics jest jedną z pierwszych firm produkujących wysokonapięciowe tranzystory MOSFET SiC i diody SiC. Znacznie mniejsze całkowite straty mocy komponentów SiC umożliwiają projektowanie bardziej wydajnych, mniejszych i lżejszych systemów. Portfolio elementów firmy STMicroelectronics z zastosowaniem SiC sukcesywnie się powiększa. Do grupy tej należą tranzystory MOSFET 650/1200V oferujące najwyższą w branży temperaturę pracy złącza Tj max = 200°C oraz diody SiC w zakresie napięć od 650V do 1200V, które mają znikome straty przełączania i o 15% niższe napięcie przewodzenia (Vf) niż standardowe diody krzemowe.

Co sprawia, że tranzystory MOSFET SiC są wyróżniają się pośród innych tego produktów?

najwyższa w branży temperatura pracy złącza Tj max = 200°C
niska rezystancja załączenia (Rds on) w całym zakresie temperatur do 200°C
ekstremalnie niskie straty mocy
bardzo łatwe w sterowaniu (co przekłada się na mniejszą liczbę komponentów w aplikacji)
wysoka częstotliwość pracy, zmniejszone straty przełączania
superszybka i odporna wbudowana dioda
dostępnie również wersję 4-pinowe (Kelvin source)

Najważniejsze cechy diod SiC:

znikome straty przełączania
niższe napięcie przewodzenia (Vf)
„miękkie” przełączanie, poprawiające parametry EMC
zintegrowane rozwiązania (podwójne diody)
wysokie parametry temperaturowe – Tj max = 175°C
kwalifikacja AECQ i PPAP do zastosowań automotive
bardzo wysoka niezawodność i odporność
bogaty wybór obudów

Przegląd oferty SiC firmy STMicroelectronics

1. MOSFET SiC Generacja 1:

2. MOSFET SiC Generacja 2 – plan:

3. Diody SiC 650V:

Diody SiC 650V według wartości STMicroelectronics (QC x VF) w obudowie o wysokości poniżej 1 mm.

4. Diody SiC 1200V (od 2A do 40A):

Jak sterować tranzystorami MOSFET SiC?

W oparciu o zaawansowane i innowacyjne właściwości materiałów o szerokim paśmie szczelinowym komponenty SiC umożliwiają projektowanie bardziej wydajnych, mniejszych i lżejszych systemów.

MOSFET STMicroelectronics z węglika krzemu (SiC) charakteryzują się bardzo niskim RDS (on) na obszar, dzięki nowej rodzinie produktów SCT * N65G2 650V i SCT * N120G2 1200 V, w połączeniu z doskonałą wydajnością przełączania, co przekłada się na bardziej wydajne i kompaktowe konstrukcje.

Te nowe rodziny charakteryzują się najwyższą w branży klasą temperaturową wynoszącą 200 °C, co zapewnia ulepszoną konstrukcję termiczną układów energoelektronicznych. Nowa rodzina produktów SCT * N170 1700 V jest w fazie rozwoju.

Diody SiC dostępne w zakresie napięć od 650 V do 1200 V mają o 15% niższe napięcie przewodzenia (Vf) niż standardowe diody krzemowe. Tranzystory MOSFET SiC mają znikomą stratę przełączania i 15% niższe napięcie przewodzenia (Vf) niż standardowe diody krzemowe.

W ofercie ST nie zabrakło układów do sterowania MOSFET SiC. Ciekawą propozycją jest nowa seria driverów jedno- i dwukanałowych STGAP2S/D. STGAP2S jest 1-kanałowy i ma izolację 1.7kV, natomiast STGAP2D jest 2-kanałowy z izolacją 1.7kV.

Najważniejsze cechy:

parametry prądowe: 4A
napięcie zasilania do 26V
CMTI > 100 V/ns
super szybkie
wbudowana izolacja pozwala zredukować BOM aplikacji
kompaktowa obudowa
wersja z oddzielnym sterowaniem ON i OFF lub z opcją Miller clamp (idealne do sterowania SiC)

Szybsze prototypowanie
Aby usprawnić proces projektowania i prototypowania STMicroelectronics stworzyło dedykowane narzędzia rozwojowe: EVALSTGAP2SM, EVALSTGAP2DM, EVALSTGAP2SCM.

Zaprojektuj aplikację z MOSFET i dopasowanymi kondensatorami

Jako komponenty współtowarzyszące w aplikacjach z MOSFET-ami, sprawdzonymi elementami są kondensatory elektrolityczne firmy NIPPON CHEMICON. W szczególności polecamy serię LXS 5000h 105⁰C oraz serię TXH 10000h 105⁰C.

Warto również rozważyć zastosowanie kondensatorów foliowych od firmy FARATRONIC:

Potrzebujesz więcej szczegółów?

Zachęcamy do bezpośredniego masters@masters.com.pl. Przedstawimy Państwu szczegółową ofertę od dobrania odpowiednich komponentów, przez kompleksową pomoc techniczną po produkcję masową. Jest również możliwość otrzymania darmowych próbek.