Nuovo modulo half-bridge in tecnologia SiC
Wolfspeed amplia la sua leadership nella tecnologia SiC (carburo di Silicio) presentando un modulo che ha superato tutti i test di qualificazione per ambienti ostili.
Aver superato questi test, che prevedono condizioni di elevata umidità, alta temperatura e alta tensione presenti contemporaneamente, apre la strada all’utilizzo di questi moduli in applicazioni per esterni come i trasporti, i generatori eolici e fotovoltaici dove le condizioni ambientali estreme hanno normalmente reso difficile l’uso di dispositivi equivalenti quando sia richiesta una continuità di servizio assoluta.
Il nuovo modulo, realizzato completamente in tecnologia Sic ha superato rigorose prove climatico ambientali (85% di umidità relativa alla temperatura ambiente 85°C) polarizzato all’80% della tensione operativa massima di 960 V. Il successo di questa serie di test fornisce un ulteriore livello di confidenza sulla robustezza della tecnologia SiC per tutte le applicazioni.
Basato sui MOSFET CPM2-1200-0025A e sui diodi Schottky della Gen5, che hanno superato a livello di die lo stesso tipo di test, il nuovo modulo mantiene il valore ridotto di Rdson di 4,2 mΩ e perdite di commutazione cinque volte inferiori rispetto ai dispositivi basati su IGBT di ultima generazione.
Caratteristica del modulo
- Perdite minime
- Elevata conducibilità termica
- Alta frequenza
- Robustezza
- Coefficiente di temperatura positivo
- Package standard
Vantaggio applicativo
- Requisiti termici ridotti
- Riduzione di dimensioni, peso e costi
- Collegamento in parallelo semplificato
- Valutazione semplificata a livello di sistema
- Riduzione dei requisiti sulla protezione da sovratensione
Più in dettaglio:
- le perdite minime dei MOSFET e dei diodi Schottky in tecnologia SiC (carburo di silicio) permettono di ottenere un’elevata efficienza operativa
- l’impedenza termica parassita è minimizzata dalla scelta di materiali isolanti, quali il nitruro di alluminio, a elevata conducibilità termica che consentono di ridurre i requisiti termici
- il funzionamento ad alta frequenza permette di ridurre il peso, le dimensioni e il costo degli elementi passivi
- la robustezza intrinseca permette di ridurre i requisiti sulla protezione da sovratensioni
- il coefficiente di temperatura positivo per la resistenza RDSon dei MOSFET e la tensione diretta dei diodi Schottky permette di collegare in parallelo più moduli con un declassamento di corrente minimo
- la compatibilità pin a pin con i moduli di potenza IGBT standard facilita la valutazione a livello di sistema.
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Considerazioni a livello applicativo
I moduli SiC MOSFET commutano a velocità decisamente superiori rispetto a quelle dei moduli IGBT base, da cinque a dieci volte. Il nuovo modulo può essere pilotato dai gate driver di Wolfspeed già esistenti, tuttavia per ottenere le migliori prestazioni è necessario tenere conto di alcune considerazioni a livello applicativo.
- L’interconnessione tra gate driver e alloggiamento del modulo deve essere mantenuta quanto più corta possibile per garantire il miglior tempo di commutazione ed evitare eventuali oscillazioni del dispositivo
- Per evitare eccessive sovraelongazioni della tensione VDS l’induttanza fra il modulo e il banco di condensatori deve essere minima.
Ulteriori dettagli nella nota applicativa Design Considerations for Designing with Cree Modules Part 1. Understanding the Effects of Parasitic Inductance
I moduli di potenza saranno protagonisti in una sessione plenaria del FORTRONIC Power 2018
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