今天討論一下SiC 模塊產(chǎn)品的參數(shù)情況。

一.150KVA SiC Power Stack參考設(shè)計(jì)說明

碳化硅模塊可以給設(shè)計(jì)帶來諸多好處，如下圖，可以簡單了解一下，

圖1 SiC 模塊給設(shè)計(jì)帶來的優(yōu)勢

這種結(jié)構(gòu)，可以在逆變器，儲(chǔ)能，光伏，電動(dòng)汽車等應(yīng)用中發(fā)揮優(yōu)勢。

圖2 典型SiC三相Power Stack結(jié)構(gòu)說明

它具體采用了三個(gè)1200V耐壓的半橋SiC模塊，MSCSM120AM042CD3AG,驅(qū)動(dòng)三個(gè)半橋的驅(qū)動(dòng)器是Agile Switch 2ASC-12A1HP Gate Driver Core，峰值效率可達(dá)到98%，開關(guān)頻率能高達(dá)20kHz，采用水冷的方式。

圖3 150KVA Power Stack參數(shù)說明1

圖4 150KVA Power Stack參數(shù)說明2

圖5 150KVA Power Stack參數(shù)說明3

圖6 可以進(jìn)行優(yōu)化和定制化的方面

除了現(xiàn)有設(shè)計(jì)之外，用戶還可以進(jìn)行諸如機(jī)械結(jié)構(gòu)，支架安裝，SiC模塊和類型，冷卻方式，電氣參數(shù)設(shè)計(jì)，輸出濾波器等方面進(jìn)行改進(jìn)和定制。

二.1700V SiC Power module參數(shù)說明

接下來，我們重點(diǎn)分析一下里面所使用的SiC模塊的特性及參數(shù)。

圖7 Phase Leg SiC Power Module產(chǎn)品類型

圖8 SiC module和驅(qū)動(dòng)單元

圖9 Power Stack所用的SiC模塊單元

Phase Leg所用的是1200V，495A的SiC模塊，由圖可知，內(nèi)部的SiC mosfet并聯(lián)了SiC diode，由上下兩個(gè)SiC mosfet組成SiC半橋模塊。

圖10 SiC模塊的外形及端子

這個(gè)SiC模塊由11個(gè)端子組成，并且說明器件對(duì)ESD敏感，需要注意合適操作。

圖11 SiC 模塊的典型特性

由于內(nèi)部的SiC mosfet并聯(lián)了額外的SiC diode，其反向恢復(fù)和正向恢復(fù)特性都接近0，SiC diode的VF溫度特性是正溫度特性，后續(xù)我們也會(huì)用曲線說明。

在端子連接上，具有Kelvin發(fā)射極的連接，方便驅(qū)動(dòng)回路減小寄生電感，氮化鋁的基底，也可以改善散熱性能。

圖12 SiC 模塊的優(yōu)勢及應(yīng)用

由于SiC模塊是隔離的封裝，所以可以直接安裝在散熱片上。同時(shí)它具有穩(wěn)定的溫度特性，具有極低的熱阻。

圖13 極限電氣參數(shù)

這個(gè)SiC模塊是1200V的耐壓，常溫下具有495A的連續(xù)電流能力，高溫85C下具有395A的連續(xù)電流能力，但是需要注意電源端子的電流能力限制。門極驅(qū)動(dòng)電壓是-10V到25V耐壓，導(dǎo)通電阻為5.2mohm.

圖14 電氣參數(shù)1

對(duì)于典型電氣特性來說，常溫下典型導(dǎo)通電阻為4.2mohm，而高溫175C結(jié)溫下，典型導(dǎo)通電阻為6.7mohm,高溫下的導(dǎo)通電阻大致是常溫的1.6倍，可同時(shí)在圖16上體現(xiàn)。同時(shí)，也可以看到門極驅(qū)動(dòng)電壓門限較低，最小值為1.8V即可導(dǎo)通。

圖15 導(dǎo)通電阻隨溫度變化的變化

圖16 內(nèi)部SiC mosfet的寄生電容參數(shù)

從圖16可知內(nèi)部SiC mosfet的典型寄生電容參數(shù)，及對(duì)應(yīng)的電荷參數(shù)。

圖17 內(nèi)部SiC mosfet典型開關(guān)delay時(shí)間參數(shù)

從圖17上可知內(nèi)部SiC mosfet的典型的開通delay和上升時(shí)間，及對(duì)應(yīng)的關(guān)斷delay和下降時(shí)間參數(shù)，內(nèi)部的門極電阻為1ohm，其熱特性優(yōu)越，最大JC熱阻為0.074C/W.

圖18 內(nèi)部的寄生diode的典型特性

內(nèi)部SiC mosfet的寄生體二極管的正向電壓較大，為4V,給定測試條件下，其反向恢復(fù)時(shí)間為90ns，反向恢復(fù)電流為81A，反向恢復(fù)電荷為3300nC。

圖19 內(nèi)部SiC diode典型特性

內(nèi)部的并聯(lián)SiC diode的特性較好，180A測試條件下，其正向電壓為1.5V,高溫下為2.1V,其特性為正溫度系數(shù)（圖20）。同時(shí)表格也給出了電容及電荷特性，可以看出，當(dāng)施加反向電壓較高時(shí)，寄生電容變?。▓D21）。同時(shí)也可以看出，SiC diode的熱阻比SiC mosfet大一些。

圖20 內(nèi)部SiC diode的電壓溫度特性

由圖21可知，反向電壓增大時(shí)，SiC diode的電容變小。

圖21 SiC diode的反向電壓和電容關(guān)系

由圖20可知，同一個(gè)工作電流下，高溫下工作電壓會(huì)變大，其屬于正溫度系數(shù)特性。

圖22 典型熱特性及隔離特性

任何端子之間的隔離電壓為4000V以上,其結(jié)溫限制為175C,在開關(guān)狀態(tài)下，建議結(jié)溫降低25C使用。

圖23 SiC mosfet的導(dǎo)通電阻隨溫度和驅(qū)動(dòng)電壓變化

驅(qū)動(dòng)電壓影響導(dǎo)通電阻的關(guān)系如上圖可見，在20V驅(qū)動(dòng)電壓相比18V驅(qū)動(dòng)電壓下阻抗更低，曲線的斜率代表導(dǎo)通電阻信息。

總結(jié)，Review SiC 模塊參數(shù)，并簡要介紹150KVA的三相SiC Power Stack特性。