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让IGBT,SiC和GaN器材更牢靠的窍门竟然是?

功率器材的商场前景
        近年来,大功率电力变换器/逆变器商场需求的增长率每年超越5%。到2020年,全球商场容量估计将到达500亿美元。
        作为体系中最干流的功率器材,IGBT占到了其间的80%,商场容量约40亿美元。IGBT广泛运用于工业操控、电信、轨道交通、可再生能源、轿车电子、智能电网等多个职业。跟着轿车电子光伏逆变器职业的革新和快速开展,SiC MOSFET、GaN晶体管等新式功率器材凭借着高作业频率,杰出温度功能,高功率密度,本钱合理的长处,其商场容量在2020年估计将到达10亿美元。

        在功率器材的研制过程中,其操控方法一般是相同的,即选用驱动电路对其进行办理。许多工程师都知道,但还没意识到DC/DC电源对驱动电路的重要性。下面咱们将介绍它的首要特性。

1、阻隔电容/瞬态负载响
        众所周知,高作业频率是电源转化器的开展方向之一。因而,DC/DC电源的初级和次级之间的阻隔电容应尽或许小,以习惯高频运用,这使得DC/DC变压器的规划变得更为困难。现在,驱动电路的DC/DC电源的阻隔电容在3-10pF之间。
        在功率方面,100A IGBT需求DC/DC电源供给约3.5W,功率的计算公式如下:

         
Ig:IGBT栅极电流的平均值;
VCC:驱动电路的高压(DC/DC的正输出)
VEE:驱动电路的低压(DC/DC的负输出)
Qg:栅极电荷,可从IGBT的技能手册中取得。

        在运转过程中,DC/DC的峰值功率可达10W,为了防止瞬态尖峰电流损坏DC/DC电源,在元件挑选和电路规划阶段,需求考虑动态负载功能,一起,在DC/DC电源的输出端,应挑选具有低ESR的电容器,以保证功率器材有满意的驱动电流。


2、恰当的偏移输出电
        为了增强电流操控才能,一般会给功率器材设置更高的电压。以IGBT为例,受限于生产工艺,栅极耐压一般为±20V。因而,大部分工程师为满意牢靠性意图,规划的DC/DC电源输出一般约为15V。但是,因为在布局上存在电压丢失,有时无法精确操控功率器材。为了处理这个问题,主张运用的DC/DC电源输出电压可调或调至最高。

        功率器材的导通和关断电压不同。现在,关于不同的器材特性,引荐选用+15/-6~-10(IGBT)、+20/-4(SiC)、+6/-3(GaN)的DC/DC输出。不对称的输出电压可保证最佳的驱动功能和电磁搅扰,负输出一般用于快速关断功率器材并坚持封闭状况而不犯错。


3、高隔
        为防止共模搅扰,消除安全隐患,各个功率器材的DC/DC电源有必要彼此阻隔。关于体系中的每个功率器材,主张运用独自的DC/DC电源,而不是单个DC/DC电源中的不同输出绕组。
        从运用场景来看,金升阳产品有医疗设备、电信、固态照明等低压(600-1200V)商业运用;中压(1200-1700V)工业运用,有UPS、光伏逆变器、电机驱动等;高压(2500-6500V)电力运用,有风力发电机、高压/特高压输变电等。

        一般,DC/DC电源阻隔电压至少是体系长时间作业电压的两倍乃至更高。因而,与传统的DC/DC电源比较,加强绝缘和高阻隔电压是功率器材驱动电路中DC/DC的显著特色。


4、体积小
        SiC和GaN器材因为其带隙宽度大、击穿电压高、导热系数高级特色而遭到广泛重视。这些特色最直观的优势在于功率转化器体系能够削减至少40%。作为配套设备,其体积是一个重要的参数。现在,推挽式电路和单端反激式拓扑已成为干流处理方案。


5、EMC

        因为不同体系的辐射搅扰,规划的稳定性存在危险。关于DC/DC电源,电磁兼容优化首要是为了进步电磁抗扰度功能。乐天堂app的搅扰源是开关电路和整流电路,因而,优化布局是非常重要的,例如增加大电流回路的布线宽度,防止穿插布线,以及将DC/DC电源地与信号地别离。最终,假如能够在初级和次级变压器之间增加屏蔽而且屏蔽接地,将极大削减来自于初级变压器的搅扰。

        本文介绍了大容量电力变换器/逆变器运用的DC/DC电源的首要特性。作为专心一站式电源处理方案21年且业界位置可观的企业,MORNSUN在该范畴具有丰厚的研制立异经历及相关自主常识产权,能依据不同运用需求规划、提高产品竞争力。此外,MORNSUN自主制作基地建设了20条高度自动化生产线,保证高质量产品交给才能。

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