UnitedSiC推出 750V 6mΩ 碳化硅(SiC) FET和9、11、18、23、33、44和60mΩ规格产品

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UnitedSiC的UJ4C/SC 750V SiC FET系列现在已经拥有13种器件,同时其优异性能的覆盖范围更广了。该系列的首款产品是业内优异的新6mΩ RDS(on) SiC FET,还包含9、11、18、23、33、44和60mΩ规格产品(图1)。6mΩ产品具有一个新特征,它的短路耐受时间可靠,额定值为5µs(图2)。现在,借助该级别的性能和其他规格的产品,设计师们可以很好地权衡成本和效率,同时让其功率设计保留充分的设计裕度和电路稳健性。

第三代650V和第四代750V UnitedSiC FET的极低的 RDS(on)值与SiC MOSFET竞品的比较

【图1. 第三代650V和第四代750V UnitedSiC FET的极低的 RDS(on)值与SiC MOSFET竞品的比较】

RDS(on)值极低的SiC FET,其额定短路耐受时间为5µs

【图2. RDS(on)值极低的SiC FET,其额定短路耐受时间为5µs】

性能和灵活性

凭借业内卓越的导通电阻x面积(Ron x A)值,UnitedSiC将其第四代SiC FET产品组合扩展到多种功率级别,实现优异的性能表征。750V SiC FET现在具有6mΩ至60mΩ的导通电阻规格,以TO-247-3L和TO-247-4L封装提供。图3显示的是扩充了的750V产品组合,该组合现有9种新器件,能让设计师更灵活地优化系统,提升效率,降低热管理复杂性和成本,而不必因选择有限而妥协。多样的750V器件还能让设计师以同一个基准技术(由UnitedSiC提供)满足许多应用和功率级别的需求,而无需用多个不同制造商的SiC组件进行设计,以满足设计师的产品系列的需求。

图3. 按RDS(on)分组的扩充了的750V SiC FET器件

【图3. 按RDS(on)分组的扩充了的750V SiC FET器件】

图4展示了新SiC FET产品带来设计灵活性的示例,将几个零件放在3.6kW图腾柱功率因数校正(TPPFC)电路中进行比较。18mΩ或60mΩ规格的TO-247-4L FET是TPPFC应用中的理想选择。该图表明了采用新的23mΩ、33mΩ和44mΩ 750V SiC FET能获得的性能,它们使峰值效率超过99.3%。如果优化满负载效率或尽量降低热管理要求十分重要,设计师可以选择UJ4C075018K4S。如果中低负载效率和性能价格比在客户要求中有重要地位,则UJ4C075023K4S或UJ4C075033K4S是理想选择。同时,如需要为功率较低(如1.5kW)的系统选择产品或需要成本较低的产品,设计师则可以采用UJ4C075044K4S和UJ4C075060K4S产品。只需使用UnitedSiC FET-Jet calulator,就可以将这些产品中的任何一个放入各种拓扑中进行评估,这充分说明了在规格丰富的产品组合的帮助下,设计无需再妥协。

第四代750V UnitedSiC FET在3.6KW图腾柱PFC中的性能

【图4. 第四代750V UnitedSiC FET在3.6KW图腾柱PFC中的性能。彩色柱表明了使用各种器件时的功率损耗,所有这些器件都可以采用,但是在满负载下的效率不同。】

750V下的更高设计裕度

UnitedSiC的第四代SiC FET具备突破性的性能等级,旨在加速宽带隙器件在汽车和工业充电、牵引逆变器、固态断路器、电信整流器、数据中心PFC和直流转换以及可再生能源和能源存储应用中的采用。

由于额定值为750V,400V或500V电池/总线电压应用会有更高的设计裕度。虽然额定电压提高了,但是这些新器件采用更高的单元密度来降低单位面积的RDS(on),从而在所有封装内提供业内电阻极低的产品。此外,器件先进的烧结式晶粒安装技术可实现大电流额定值,从而改善了热性能。采用最佳的特定导通电阻(如图5所示),则在整个温度范围内,导电损耗都能大幅降低。

第四代750V UnitedSiC JFET的单位面积导通电阻与650V额定值的SiC竞品比较

【图5. 第四代750V UnitedSiC JFET的单位面积导通电阻与650V额定值的SiC竞品比较】

UnitedSiC SiC FET开关再次突显了设计易用性。所有器件都能以标准的0V至12V或15V栅极驱动电压安全驱动。真正的5V阈值电压维持了良好的噪音容限。与之前几代产品一样,这些新SiC FET可以在所有典型的Si IGBT、Si MOSFET和SiC MOSFET驱动电压下工作,并包括内置ESD栅极保护限制。

性能表征

除了低导通电阻,这些新SiC FET还能提高软硬开关电路中的效率。在图腾柱PFC或标准双电平逆变器等硬开关电路中,低单位面积导通电阻、低输出电容与低压Si-MOSFET中接近零的存储电荷相结合,提供出色的反向恢复电荷(Qrr)和低Eoss/Qoss。这些器件展现了出色可靠的整体二极管和低压降VF(<1.75V)。

UnitedSiC第四代SiC FET还为LLC或PSFB等高频软开关谐振转换器拓扑提供了更高的性能。750V UnitedSiC FET之所以具备突破性性能是因为导通电阻显著降低,同时,它还具备更低的输出电容(给定RDS(on)的输出电容以Coss(tr)表示)。软开关性能表征(以RDS(on)x Coss(tr)表示)优势在整个有用的运行温度范围内都是极佳的。

SiC MOSFET比较

图6中显示的雷达标图总结了第四代750V SiC FET相对于650V SiC MOSFET产品的比较优势。如果考虑关键的硬开关和软开关参数,SiC FET是绝无仅有的。超低的单位面积导通电阻允许标准分立封装具备采用当前Si技术或新兴的宽带隙竞争技术所无法实现的性能等级。

图6. 关键参数归一化的UnitedSiC 750V FET比较优势雷达图

【图6. 关键参数归一化的UnitedSiC 750V FET比较优势雷达图(注:值越低越好)】

总结

在先进的第四代技术的支持下,UnitedSiC的这些SiC FET提供了全新等级的性能。随着6mΩ SiC FET 的推出,UnitedSiC设立了新的性能基准,并借助这个电压级的更丰富的产品组合为用户提供了非常需要的设计灵活性。有了750V规格产品,设计师现在有了更多的总线电压余量。从重要的性能指标“性能表征”可以看出,SiC FET产品的整体性能更好,功率设计师现在可以用它们让自己的下一代系统设计获益。

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