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功率器件的里程碑——英飞凌CoolGaN™功率器件测评
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2019/07/16 14:36:20
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javike[荣誉版主]
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元帅

QQ截图20160321155901 内容精选】管理员精心选择的优质内容 快来讨论吧


功率管是电力电子产品的基本构成单元,持续发展至今。

近年来碳化硅和氮化镓材料的功率器件推出,基于宽禁带半导体材料的功率管作为一种更先进的功率管正在被广泛的应用,其速度快,频带高,与硅等传统的半导体材料相比,它能够让器件在更高的饱和电子迁移率、频率和电压下运行。

硅的带隙是1.17电子伏特,碳化硅是3.263电子伏特,氮化镓是3.47电子伏特。


 

英飞凌是目前唯一覆盖普通硅、碳化硅、氮化镓三种工艺的功率管的公司。

提到英飞凌,大家都知道他的CoolMOS Mosfet,另外英飞凌还有600V以上的碳化硅二极管和1200V以上的碳化硅功率管,以及600VCoolGaN™ 产品,其优良的特性,包括无寄生体二极管、无反向恢复、可以双向导通,可以实现更多完美的拓扑以及更高频和高效的电源设计。

配合英飞凌的CoolGaN™专用驱动1EDF5673K可以大大的简化设计。


     首先采用源表对英飞凌的CoolGaN™——IGO60R070D1进行IV曲线的测量。



利用2台泰克(吉时利)的6.5位源表联机测量。





一台用于驱动信号的供给,另一台用于VDSIDS电压电流的测量。通过上位机联动操作测试。





规格书给出的驱动所需要的最大平均电流是20mA,设置Vgs电压限制为5V,测试Igs电流从0.1mA15mAIV曲线如上图。


从图中可以看出,IgsIds的线性关系还是比较好的,在Igs=14mAVds>15V进入完全导通状态,在Igs=15mAVds>11V进入完全导通状态。

 

设定Vds15-20V,测试Igs电流从-15mA+15mA时的Vgs电压的IV曲线



从图中可以看出,CoolGaNIGO60R070D1正负电流驱动的对称性非常好,而且趋势非常明显,在电流满足的情况下,需要的Vgs电压也非常低。


在电路设计中我们知道,弱电流信号往往比弱电压信号的抗干扰能力更强,所以,CoolGaN™在电源中应用会比电压驱动氮化镓功率管更稳定和可靠。


不过在高频开关电源的应用中,还是需要按常规做法做到驱动回路尽量短小,将驱动线路中的寄生电感降低至最小,毕竟电感会抑制电流的上升。同时,由于CoolGaN™的导通域值比较低,所以在高DV/DT和高DI/DT电路中,还是有必要在开关瞬间加入负压关断来抑制干扰。


建议采用英飞凌推出的CoolGaN™ 专用驱动芯片1EDF5673K、1EDF5673F和1EDS5663H,其不同于传统功率MOSFET的栅极驱动IC,这个针对英飞凌CoolGaN™量身定制的栅极驱动IC可提供负输出电压,以快速关断氮化镓开关。


在开关应处于关闭状态的整个持续时间内,GaN EiceDRIVER IC可以使栅极电压首先跳到负电压,这可保护氮化镓开关不受噪音导致误接通的影响,之后栅极电压稳定保持为零。这对于开关电源实现强健运行至关重要。氮化镓栅极驱动IC可实现恒定的GaN HEMT开关转换速率,几乎不受工作循环或开关速度影响。这可确保运行稳健性和很高能效,大大缩短研发周期。它集成了电隔离,可在硬开关和软开关应用中实现强健运行。


它还可在开关电源的一次侧和二次侧之间提供保护,并可根据需要在功率级与逻辑级之间提供保护。


2019/07/17 11:21:51
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javike[荣誉版主]
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元帅
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