如何在开关电源工作原理详解中大放异彩充分发挥SiC器件的超凡性能优势

  • 综合资讯
  • 2025年05月12日
  • 在过去的几十年中,半导体行业已经采取了许多措施来改善基于硅MOSFET(parasitic parameters),以满足开关转换器(开关电源)设计人员的需求。行业效率标准以及市场对效率技术需求的双重作用,导致了对于可用于构建更高效和更紧凑电源解决方案的半导体产品拥有巨大的需求。这就催生了宽带隙(WBG)技术器件,如碳化硅场效应管(SiC MOSFET)。它们能够提供设计人员要求的更低寄生参数

如何在开关电源工作原理详解中大放异彩充分发挥SiC器件的超凡性能优势

在过去的几十年中,半导体行业已经采取了许多措施来改善基于硅MOSFET(parasitic parameters),以满足开关转换器(开关电源)设计人员的需求。行业效率标准以及市场对效率技术需求的双重作用,导致了对于可用于构建更高效和更紧凑电源解决方案的半导体产品拥有巨大的需求。这就催生了宽带隙(WBG)技术器件,如碳化硅场效应管(SiC MOSFET)。它们能够提供设计人员要求的更低寄生参数,满足开关电源(SMPS)的设计要求。650V 碳化硅场效应管器件在推出之后,可以补充之前只有1200V碳化硅场效应器件设计需求。碳化硅场效应管由于能够实现硅场效果未曾考虑过的应用而变得更具有吸引力。

碳化硅MOSFET越来越多用于千瓦级功率水平应用,涵盖如通电源、服务器电源和快速增长的电动汽车电池充电器市场等领域。碳化硅MOSFET之所以有如此的大吸引力,在于与它们具有比硅器件更出众的可靠性。在持续使用内部体二极管连续导通模式(CCM)功率因数校正(PFC)设计中,如图腾功率因子校正器硬开关拓扑中,碳化硅MOSFET可以得到充分利用。此外,由于可以应用更高开关频率,因此可以实现体积更小,更紧凑的电源转换器设计。

当然,没有免费午餐。在内部体二极管和寄生参数方面,虽然在某些方面参数表明碳化 硫磺矿 MOSFET性能比较差,但这并不是说我们不能从这些优势中获益。这就要求设计人员需要花时间充分了解碳化 硫磺矿 MOSFET 的特性和功能,并考虑如何向新拓扑架构过渡。一点非常明显:carbonized silicon MOSFETS 并不是简单地替换 silicon MOSFETS,如果这样使用可能会导致效率下降而不是升高。

例如,在谐振LLC转换器上,在轻负载时如果不对電路进行相應調整,就可能導致效率下降多達0.5%。設計人員還應注意,如果要在CCM圖騰PFC設計中獲得最高峰值efficiency,则必须通過開啟carbonized silicon MOSfet 途徑而非僅僅通過體二極電壓進行升壓。

除了以上提到的优点外,还有一点很重要,那就是避免负栅极-源极关闭压力。当栈极-源极关闭压力变为负值时,这可能会导致栈阈值漂移,从而增加RDS(on)并且整个系统寿命内系统有效性下降。在实际工作环境中的确保不会出现这样的情况是至关重要的一步。此外,对于处理大规模数据集来说,我们还需要考虑到数据传输速度的问题,以便确保我们的模型能够准确预测未来趋势,而不会因为计算资源不足而受到限制。但总结一下,无论是在理论还是实践层面上,都存在着很多挑战需要克服,比如如何提高能源利用效能、减少成本,以及如何让这些新技术更加适合商业运用等问题。而为了解决这些挑战,我们需要不断创新,不断探索新的可能性,这样才能保证我们的社会经济发展持续稳定地向前迈进。