系列采访之九:车用级碳化硅应用如何?

日期:2020-04-15
看业界领先厂商如何回应
 
 
ADI:高压隔离技术提升新一代碳化硅驱动

ADI中国汽车技术市场高级经理王星炜
 
实际上,以碳化硅为代表的新一代高频、高效电力电子将会在电动车上普遍使用,使得车载充电器和DC-DC转换器更高效,也会推动动力电机向小型、高效、低成本的方向发展。新型功率开关还将促使其控制元件发生变化,其中包括栅极驱动器。以高压隔离栅极驱动芯片为例,面对恶劣工作环境,ADI通过取代光学器件与分立元器件来减小尺寸、减轻重量,以降低系统成本。ADI还建造了专门的制造厂,在标准硅晶圆上制作高性能的金线圈,贴装电子元器件时针对系统进行优化,最大限度地提高系统效率。该系列产品是利用ADI高压隔离技术实现的,其特性非常适合于新一代碳化硅的驱动。
ADI ADuM4135是一款采用最新iCoupler®技术的隔离式栅极驱动器。这种隔离技术可实现100 kV/µs的共模瞬变抗扰度(CMTI)且传播延迟为50 ns(典型值),以更高开关频率驱动SiC MOSFET。加上去饱和保护等快速故障管理功能,设计人员可以正确驱动高达1200 V的单个或并联SiC MOSFET。

EVAL-MICROSEMI-SIC评估板
 
目前,用基于碳化硅功率MOSFET设计的转换器可实现更高效率,与硅IGBT比较显示,效率提高了5%(最大负载)到20%(部分负载)。对于这些DC-DC转换器,从硅IGBT转向SiC MOSFET带来了巨大的效率优势,还节省了空间,减小了重量,但价格却有所增加。不管是中国还是国外的碳化硅技术,目前与其传统同等MOSFET/IGBT产品相比,碳化硅器件的价格仍然较高,传统开关技术仍将在未来一段时间内继续占据市场。随着国内碳化硅技术的广泛应用,将缩小价格差距,从而逐渐取代传统开关技术。
基于碳化硅等材料的新型功率开关技术的出现促使性能大幅提升,超越了基于MOSFET和IGBT技术的传统系统。更高的开关频率将减小元件尺寸,从而减小成本、系统尺寸和重量;这些是汽车等市场中的主要优势。
电动汽车的电机驱动系统性能实际上决定了整车的性能,包括驾乘性能、动力性能以及续驶里程。因此,下一代电驱动产品特征应该是以集成化、模块化、定制化、新材料和新工艺的应用达到整车对电机驱动系统高效、高功率密度、高可靠和低成本的要求。因此碳化硅作为下一代宽禁带半导体技术在电机系统具有良好的应用前景。
 

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