碳化硅(SiC)器件在電力電子領(lǐng)域中因其高效、高溫和高頻特性而被廣泛應(yīng)用。尤其在電動(dòng)汽車、光伏逆變器、高壓電源、工業(yè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)等對(duì)功率密度、轉(zhuǎn)換效率以及工作環(huán)境有較高要求的應(yīng)用場(chǎng)景中,碳化硅器件展現(xiàn)出了優(yōu)越的性能。為更充分地發(fā)揮碳化硅器件的優(yōu)勢(shì),釋放碳化硅在高功率應(yīng)用中的潛力,如何處理好短路問(wèn)題成為了行業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)。
日前,博世汽車電子高級(jí)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用工程師趙瑞,在行家說(shuō)“新型功率半導(dǎo)體與新能源應(yīng)用高峰論壇”上發(fā)表了“車規(guī)級(jí)SiC產(chǎn)品特點(diǎn)及短路保護(hù)”的主題演講。趙瑞重點(diǎn)介紹了博世半導(dǎo)體的功率器件產(chǎn)品,及其逆變器在短路工況下的應(yīng)用。
SiC因其自身材料特性,短路時(shí)間較短,如何更好地保護(hù)SiC模塊成為了工程師的一大難題。博世量產(chǎn)的逆變器圍繞這一問(wèn)題給出了解決方案:
趙瑞指出,博世電控通過(guò)使用博世PM6模塊(內(nèi)置博世SiC一代芯片)加博世EG120驅(qū)動(dòng)這一套“組合拳”的形式,實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)上短路時(shí)間小于1.3us。
需要明確的是,tscwt短路時(shí)間是基于AQG324標(biāo)準(zhǔn)定義的。短路時(shí)間選取的基本原則遵循:在保證不發(fā)生誤觸發(fā)的前提下,短路時(shí)間越短越好。
具體可以拆分成以下幾個(gè)時(shí)間:
1ton開通時(shí)間,建議選取正常開通過(guò)程中最慢的瞬間,博世選取430ns
2tblank空白時(shí)間,包含開通時(shí)間,設(shè)計(jì)冗余和比較器延時(shí)時(shí)間,博世選取430+332=762ns
3tdelay延時(shí)時(shí)間,指驅(qū)動(dòng)器傳播延時(shí)時(shí)間,與驅(qū)動(dòng)器自身參數(shù)相關(guān),博世驅(qū)動(dòng)器125ns
4toff 關(guān)斷時(shí)間,博世選取350ns
因此,tscwt≈762ns+125ns+350ns<1.3us。
通過(guò)在系統(tǒng)上盡可能減少短路時(shí)間,能夠更好地保護(hù)SiC芯片,減少芯片熱量積累,降低損壞風(fēng)險(xiǎn),讓功率系統(tǒng)具有更高的可靠性和安全性。
趙瑞還介紹道,博世針對(duì)SiC的產(chǎn)品線豐富,不僅提供SiC裸片,還提供SiC單管和SiC模塊。博世的SiC裸片產(chǎn)品包含1200V與750V兩種規(guī)格,單管和模塊能夠根據(jù)整車廠、一級(jí)系統(tǒng)商對(duì)于芯片布局、電氣性能和工藝方面的需求進(jìn)行靈活定制。
對(duì)比第一代產(chǎn)品,博世第二代SiC裸片實(shí)現(xiàn)了以下改進(jìn):
1大幅降低了高溫Rds(on)以及Rds(on)和溫度耦合系數(shù)=>提高模塊的出流能力
2降低了米勒電容=>減少串?dāng)_開通的風(fēng)險(xiǎn)
3改善了二極管開關(guān)特性=>MOSFET可以實(shí)現(xiàn)更快的開通
4芯片內(nèi)置5.5Ω Rgint=>更易于多芯片并聯(lián)及實(shí)現(xiàn)模塊降本
5更大的門級(jí)Pad尺寸=>易于門級(jí)打線
博世是碳化硅領(lǐng)域的先驅(qū),也是全球?yàn)閿?shù)不多的生產(chǎn)和銷售自有碳化硅功率半導(dǎo)體的汽車零部件供應(yīng)商之一,具備從碳化硅研發(fā)、生產(chǎn)到檢測(cè)的全流程。憑借豐富的研究經(jīng)驗(yàn),博世將助力客戶實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)大可靠的汽車功率系統(tǒng)。
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原文標(biāo)題:SiC器件短路問(wèn)題難?聽聽博世怎么談
文章出處:【微信號(hào):AE_China_10,微信公眾號(hào):博世汽車電子事業(yè)部】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。
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