UnitedSiC 750V第4代SiC FET的性能解析

unitedsic(现为qorvo)扩展了其突破性的第4代 sic fet产品组合, 通过采用to-247-4引脚封装的750v/6mohm sic fet和采用d2pak-7l表面贴装封装的9mohm导通电阻,扩大了性能领先地位。 新型碳化硅 fet 采用标准分立式封装。提供业界额定值最低的 rds(on),是同类产品中唯一提供5μs的可靠短路耐受时间额定值的器件(参见figure 1)。
【图 1. 750v第4代unitedsic fet极低的 rds(on) uj4sc075006k4s 与 sic mosfet 竞争对手相比,在类似的 650v-750v 等级和 6mohm 器件的低短路电流延时为 5μs】
unitedsic利用业界最佳的导通电阻 x 面积 (rds(on) x a),在一系列功率水平和封装选项中扩展了其第4代fet 产品组合, 提供一流的品质因数(fom)。750v 碳化硅 fet 采用 to-247-3l和 to-247-4l 插入式封装, 导通电阻范围为 6mohm 至 60mohm, 采用低电感, 表面贴装 d2pak-7l 封装, 可提供6.7mm 的高压爬电距离。sic fet采用先进的晶圆减薄和银烧结芯片贴装技术, 提供卓越的热性能。
图2所示为扩展的750v产品组合, 插入式和表面贴装器件均具有8个导通电阻,为设计人员提供了更大的灵活性, 可以优化其系统的效率, 热管理复杂性和成本, 而不必在有限的选择下妥协。750v器件的全系列还允许设计人员使用unitedsic提供的相同基准技术来解决许多应用和功率水平, 而不是设计多个不同制造商的sic组件来涵盖其产品范围。低导通电阻选项采用开尔文源连接封装(to-247-4l 和 to-263-7l), 允许用户以更干净的栅极波形快速实现高电流开关,同时,低功耗碳化硅 fet (18mohm-60mohm) 提供开尔文连接和传统的to-247-3l 选项。
【图 2. 750v 第4代 unitedsic fet 产品可按 rds(on) 和分立式封装类型提供】
图3显示了设计灵活性的一个例子, 其中比较了3.6kw图腾柱功率因数校正(tppfc)电路中的多个器件。to-247-4l fet的范围为18mohm至60mohm, 是tppfc应用的绝佳选择。该图显示了新型23mohm, 33mohm和44mohm 750vsic fet获得的性能,达到超过99.3%的峰值效率。如果优化满载效率或最小化热管理要求非常重要, 则可以选择uj4c075018k4s。如果轻到中等负载的效率和性价比在客户需求方面排名很高, 那么uj4c075023k4s或uj4c075033k4s都是绝佳的选择。同时, 为低功耗(例如1.5kw)系统和低成本选项量身定制选择可以将设计人员引向uj4c075044k4s和uj4c075060k4s产品,只需在 unitedsic fet-jet 计算器中, 即可在各种拓扑结构中评估这些选项中的每一个, 从而说明在不影响扩展产品组合的情况下进行设计的能力。
【图 3.750v第4代 unitedsic fet 性能在 3.6kw 图腾柱 pfc 中。彩色条表示使用不同设备的功率损耗,所有这些设备都可以使用,但在满载时提供不同的效率。】
unitedsic的第4代 sic fet 提供突破性的性能水平, 旨在加速 wbg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 dc/dc 转换以及可再生能源和储能应用中的采用。 当额定值为 750v 时, 该器件为 400v 或 500v 电池/总线电压应用提供了额外的设计裕量、尽管提高了额定电压。但这些器件采用先进的电池密度来降低单位面积的 rds(on),在所有封装中提供业界电阻最低的产品。此外, 通过器件先进的烧结芯片贴装技术实现高额定电流,从而改善了热性能。sic fet 提供业界最佳的比导通电阻(图 4), 可在整个温度范围内大幅降低传导损耗。
【图 4. 750v第4代unitedsic jfet 单位面积导通电阻,而 sic 的额定电压为 650v】
设计易用性再次成为特点, 因为所有器件都可以用标准的0v至12v或15v栅极驱动电压安全驱动,在一个真正的 5v 门限电压条件下保持了良好的噪声裕量。与前几代产品一样, 这些新型碳化硅 fet 可在所有典型的 si igbt、si mosfet 和 sicmosfet 驱动电压下工作, 并包括一个内置的 esd 栅极保护钳。
除了低导通电阻外, 这些新型碳化硅 fet 还可在硬开关和软开关电路中提高效率. 在图腾柱pfc或标准2电平逆变器等硬开关电路中, 单位面积的低导通电阻和低输出电容以及低压si mosfet中接近零的存储电荷相结合, 可提供出色的反向恢复电荷(qrr)和低eoss/qoss。这些器件具有出色而坚固的集成二极管, 具有低压降 vf (<1.75v)。
这些碳化硅 fet 还可在 llc 或 psfb 等高频软开关谐振转换器拓扑中提供改进的性能. 750v器件的突破性性能是导通电阻已大幅降低, 同时,为任何给定的rds(on)提供较低的输出电容c oss(tr), 软开关fom(表示为 rds(on) x coss(tr) )优势在整个有用工作温度范围内都是同类产品中最好的。
图5所示的雷达图总结了第4代750v fet与650v-750v竞争对手的比较优势. 当考虑关键的硬开关和软开关参数时, sic fet是无与伦比的,超低的单位面积导通电阻允许标准分立封装, 其性能水平是现有 si 或新兴的 wbg 竞争技术无法实现的。
【图5.unitedsic 750v fet的雷达图,关键参数归一化(注:值越低越好)】
总而言之, 这些来自 unitedsic 的 sic fet 通过先进的第4代技术实现了全新的性能水平。 unitedsic 凭借最低的 rds(on) 6mohm sic fet扩展了其性能领先地位, 并通过该电压等级中最广泛的wbg产品组合为用户提供了急需的设计灵活性. 通过增加750v选项, 设计人员现在拥有了额外的总线电压裕量。其优越的品质因数(fom)提供了性能更好的 sic fet 产品,功率设计人员现在可以在下一代系统设计中从中受益。


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