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Microchip推出業(yè)界低電感碳化硅(SiC)功率模塊和可編程柵極驅(qū)動器工具包,助力逆變器設(shè)計人員

來源: 維庫電子網(wǎng)
2020-09-07
類別:新品快報
eye 59
文章創(chuàng)建人 拍明

原標(biāo)題:Microchip推出業(yè)界低電感碳化硅(SiC)功率模塊和可編程柵極驅(qū)動器工具包,助力逆變器設(shè)計人員

一、產(chǎn)品核心亮點與技術(shù)創(chuàng)新

Microchip此次發(fā)布的低電感碳化硅(SiC)功率模塊可編程柵極驅(qū)動器工具包,針對逆變器設(shè)計痛點,實現(xiàn)了以下突破:

  1. 低電感SiC功率模塊

    • 支持更高開關(guān)頻率(>100kHz),提升逆變器效率(>99%)和功率密度。

    • 兼容800V-1200V系統(tǒng),適用于電動汽車(EV)、光伏逆變器、儲能等場景。

    • 通過3D封裝技術(shù)(如DBC基板+銅夾片互連),將模塊寄生電感降低至<5nH(傳統(tǒng)IGBT模塊電感通常>15nH)。

    • 低電感設(shè)計可顯著減少開關(guān)過程中的電壓過沖(如降低30%-50%),避免器件擊穿風(fēng)險。

    • 技術(shù)突破

    • 性能優(yōu)勢

  2. 可編程柵極驅(qū)動器工具包

    • 配套圖形化配置軟件,工程師無需硬件修改即可快速迭代參數(shù)(如死區(qū)時間、驅(qū)動電壓)。

    • 動態(tài)柵極電阻調(diào)節(jié):通過軟件調(diào)整柵極電阻(Rg),優(yōu)化SiC MOSFET的開關(guān)速度與EMI性能。

    • 故障保護:集成短路保護、過溫保護、欠壓鎖定(UVLO),提升系統(tǒng)可靠性。

    • 實時監(jiān)控:輸出柵極電壓(Vgs)、電流(Ids)波形,輔助設(shè)計調(diào)試。

    • 功能特性

    • 開發(fā)效率提升

二、技術(shù)價值:解決逆變器設(shè)計的核心矛盾

逆變器設(shè)計需在效率、功率密度、可靠性之間取得平衡,而傳統(tǒng)方案存在以下痛點:


痛點傳統(tǒng)方案局限Microchip解決方案
高開關(guān)損耗IGBT模塊開關(guān)速度慢,效率低(<98%)SiC模塊+低電感設(shè)計,效率提升至>99%
EMI干擾高電感導(dǎo)致電壓過沖,需增加濾波器成本低電感模塊+可編程驅(qū)動,減少EMI濾波器需求
開發(fā)周期長硬件參數(shù)固定,需多次制板調(diào)試工具包支持軟件調(diào)參,縮短開發(fā)周期50%以上
熱管理復(fù)雜SiC器件對驅(qū)動電壓敏感,易過熱損壞動態(tài)柵極電阻調(diào)節(jié),優(yōu)化熱分布

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三、應(yīng)用場景與市場影響

  1. 電動汽車(EV)電驅(qū)系統(tǒng)

    • 需求:800V高壓平臺要求更高開關(guān)頻率(>100kHz)以減小電機控制器體積。

    • 案例:Microchip SiC模塊+驅(qū)動器工具包可助力車企將電驅(qū)系統(tǒng)功率密度提升至50kW/L(傳統(tǒng)IGBT方案約30kW/L)。

  2. 光伏逆變器

    • 需求:提升MPPT效率(>99.5%)并降低系統(tǒng)成本。

    • 案例:低電感SiC模塊減少無源器件(電感、電容)用量,BOM成本降低15%-20%。

  3. 工業(yè)電機驅(qū)動

    • 需求:高精度控制與低諧波失真。

    • 案例:可編程驅(qū)動器工具包支持死區(qū)時間動態(tài)調(diào)整,降低電機轉(zhuǎn)矩脈動(<2%)。

四、競爭格局與Microchip的優(yōu)勢

  1. SiC功率模塊市場

    • 封裝技術(shù):3D封裝電感更低,適合高頻應(yīng)用。

    • 工具鏈支持:提供從模塊到驅(qū)動器的完整解決方案,降低客戶開發(fā)門檻。

    • 主要玩家:英飛凌(CoolSiC)、Wolfspeed(第三代SiC MOSFET)、羅姆(第四代SiC SBD)。

    • Microchip差異化

  2. 柵極驅(qū)動器市場

    • 可編程性:通過軟件適配不同SiC器件(如Cree、ROHM、Infineon)。

    • 安全機制:集成米勒鉗位(Miller Clamp)和軟關(guān)斷(Soft Shutdown),避免誤導(dǎo)通。

    • 傳統(tǒng)方案:固定參數(shù)驅(qū)動器(如TI UCC21520),靈活性不足。

    • Microchip創(chuàng)新

五、技術(shù)挑戰(zhàn)與Microchip的應(yīng)對

  1. SiC器件的可靠性

    • 驅(qū)動器內(nèi)置柵極電壓監(jiān)控,限制Vgs在±20V安全范圍內(nèi)。

    • 提供老化測試報告,確保模塊壽命>20年(MTBF>100萬小時)。

    • 問題:SiC MOSFET柵極氧化層易受電壓應(yīng)力損傷。

    • Microchip方案

  2. 熱管理

    • 模塊采用雙面散熱設(shè)計,熱阻Rth(j-c)<0.1K/W。

    • 驅(qū)動器支持動態(tài)電流平衡,避免單管過載。

    • 問題:SiC模塊高頻開關(guān)導(dǎo)致局部熱點。

    • Microchip方案

六、結(jié)論:推動逆變器技術(shù)邁向下一代

Microchip的低電感SiC功率模塊與可編程柵極驅(qū)動器工具包,通過封裝創(chuàng)新、軟件可編程、安全增強三大技術(shù)突破,解決了逆變器設(shè)計中的效率、EMI、開發(fā)周期等核心問題。其產(chǎn)品組合將加速SiC在電動汽車、光伏、工業(yè)等領(lǐng)域的滲透,助力客戶實現(xiàn)更高功率密度、更低系統(tǒng)成本、更快上市時間。

建議

  • 逆變器廠商:優(yōu)先評估Microchip方案在800V高壓平臺、高頻應(yīng)用中的性能優(yōu)勢。

  • 開發(fā)者:利用工具包的實時監(jiān)控功能,快速優(yōu)化驅(qū)動參數(shù),減少硬件迭代次數(shù)。

  • 投資者:關(guān)注SiC產(chǎn)業(yè)鏈(襯底、外延、器件)與Microchip的協(xié)同效應(yīng),尤其是其在電動汽車電驅(qū)市場的份額增長潛力。

Microchip的此次發(fā)布,標(biāo)志著逆變器技術(shù)正式進入“SiC+可編程驅(qū)動”的新時代。


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