近年来随着SiC模块在应用端的飞速发展,之前适配IGBT的驱动已经无法彻底满足新器件的需求,核心的问题就在于多栅压适配和高频高温下的功率需求,而飞仕得的驱动可以非常好地解决这两个问题,本文将以飞仕得全新SiC单管驱动2FHD0225为例来进行介绍。

图 1 2FHD0225
核心优势 | 典型应用 |
便捷栅压配置 | 固态变压器 |
支持高频应用 | 电机驱动 |
米勒钳位 |
|
飞仕得方案
1.便捷栅压配置
2FHD0225是为经典封装EconoDUALTM开发的一款驱动,在有限的空间内我们实现了多栅压适配功能。硬件上,仅需修改原边的一颗电阻位置就可以非常简单的修改副边两路的输出总压。相比更换变压器匝比,该方案至少将调试效率提高了90%且无需任何额外配置。

图2 原边电阻位置
表1 三组推荐电阻值
| 电阻(Ω) | 输出总压(V) |
| NC | 20.85 |
| 51k | 22.80 |
| 25k | 24.60 |
该功能的实现基于我们设计的一款电源模块2FS06P,可以单独销售。采用平面变压器,相比于基于传统绕线式变压器组成的电源,集成了短路保护,过温保护等功能,变压器体积降低至少50%。提升电源可靠性的同时也提升了电源功率密度。

图 3 2FS06P电源模块
表2 2FS06P电源模块核心参数
| 核心参数 | 典型值 |
| 尺寸(长×宽×高) | 25mm*25mm*8mm |
| 开关频率 | 最大250kHz |
| 功率 | 单路3W |
| 耦合电容 | 4pF |
| 绝缘测试电压 | 6500Vdc |
更进一步,为了更好的匹配模块的栅压,基于飞仕得数字驱动IC的2FHD0225可以通过软件修改栅极正压,从而控制模块栅极的正负压(负压=总压-正压)。相比于通过硬件来修改栅极的正负压,通过软件修改参数可以最大限度避免硬件公差带来的误差,高温下电压精度可以提升至少50%。

图4 栅极正压调配界面以及可选电压
2. 加强型栅极热设计
为了应对SiC器件在高频下带来的栅极高温问题,我们针对栅极做了更独特的散热结构来帮助逆变器/变流器来达到更高的功率等级。从下面温图中我们可以看到。通过加强型设计后的栅极电阻在相同运行条件下(室温,满载2W,45kHz,Qg=2uC,Vgs=18/-4),温度从96.6℃降低到72.5℃,温度下降了大约20%,在不改动整机系统的条件下可以最多提升250%的开关频率,最大限度释放SiC器件的性能。以下为不同开关频率下的数据对比:

图5 45kHz:无散热装置(左);有散热装置(右)

图6 34kHz:无散热装置(左);有散热装置(右)

图7 23kHz:无散热装置(左);有散热装置(右)
表3 电阻温升表
| 单路功率 | 开关频率 Qg=2μC,Vgs=22V | 温度(无散热装置) | 温度(有散热装置) |
| 1W | 23kHz | 67.5℃ | 58.3℃ |
| 1.5W | 34kHz | 85.4℃ | 64.1℃ |
| 2W | 45kHz | 96.6℃ | 72.5℃ |
如需获取2FHD0225或更多SiC驱动方案,欢迎联系飞仕得销售团队。基于同一电源方案,我们还可提供IGBT版本的驱动,灵活适配您的项目需求。