【应用】瞻芯电子2.5kW碳化硅图腾柱PFC参考设计，效率可达98.7%
图腾柱PFC是一种高效率的无桥功率因数修整电路，主要用于白金级的AC/DC交直流变换器设计。图1-1所展示的是无桥PFC主电路图。这个电路的Q1和Q2是高速SiC（碳化硅）MOSFET管，Q3和Q4是Si MOSFET交流线频率整流同步管。这一参考设计的额定功率为2500W，使用瞻芯电子生产的650V/60mΩ SiC MOSFET产品IV1Q06060T3，以及专用碳化硅MOSFET驱动IC IVCR1401用于高速桥臂，交流线频率同步整流臂用的是Si MOSFET STY105NM50N。实物图如图1-2所示。
图腾柱全桥PFC
图腾极全桥PFC是一种AC-DC的拓扑结构。本设计的PFC是工作在连续模式（CCM）。高速桥臂的SiC MOSFET工作频率在65kHZ。由于碳化硅MOSFET有极小的输出电容和接近零的反向恢复，它是硬开关电路的理想开关器件。交流线频率同步整流臂工作在工频，由于低导通电阻的SiMOSFET导通时的Vsd压降远低于高压二极管，使得整流功耗大大降低。通过这种方式，可以提高应用的整体效率。
门级驱动
SiC MOSFET的门级驱动信号是使用的是型号为IVCR1401的驱动芯片，是一款在8管脚封装集成负压驱动，并提供所有必需的保护和通信功能的碳化硅MOSFET栅极驱动芯片，具有更快的开关速度，新型碳化硅MOSFET专用栅极驱动芯片内部集成了负压电路，在无需外加负压电源的情况下，可以完成输出负压驱动提供更多的噪声裕量，使系统更稳定运行于各种复杂的应用环境，集成的过饱和/过流保护功能，响应时间仅有数百纳秒，可以更及时的保护碳化硅器件在各种干扰甚至短路情况下不损坏，同时将侦测到的错误信号向控制器汇报，新型碳化硅MOSFET栅极驱动芯片还内置了5V电源给隔离器供电，简化了配合隔离器芯片的电路设计。IVCR1401驱动电路示意图如图1-3。
辅助电源供电板卡
辅助电源模块是使用UCC28740作为反激电路的控制芯片，反激电路以直流电源作为输入，经过反激电路产生一路+5V/1A，一路+12V/1A，其中5V电压用于给控制板卡以及驱动电路进行供电，12V电压用于给风扇提供电源。实物图如图1-4所示。它自身是一款1000V/20W的參考设计，具体信息可到IVCT网站下载。
控制板卡
该板卡的插座的插脚是根据TI公司生产的DSP板卡TMDSCNCD280049C而设计的，它可插TI的DSP板卡，也可插瞻芯电子生产的Control Card F280049C或混合控制卡（使用的是SPARTAN-6系列的FPGA、MCU以及一块AD7606的AD数据采集模块所构成的）。混合控制卡如图1-5所示。也可插瞻芯电子生产的Control Card F280049C使用的是TI TMDSCNCD280049C的DSP，如图1-6所示。
硬件组成部分
基本硬件模块：如图2-1所示，第一排从左至右依次是直流电源输出，直流母线稳压电容，散热器以及主电感，第二排从左至右依次是交流电源输入，EMI输入滤波器，控制板卡以及辅助电源板卡。
启动过程
将输入连接至实验室交流电源上，输出连接至电子负载上。将实验室交流电源的电压有效值不断增大，当交流电源的电压有效值增加至85V时，图腾柱全桥PFC开始工作，输出直流电压390V，不建议在最大负载情况下直接启动并工作。
测量结果：所有的测量结果均是在温度为25摄氏度的环境下，输入230V交流电源，输出380V直流电，65kHZ的开关频率的情况下进行测量。
效率曲线
使用SiC MOSFET的图腾柱全桥PFC最佳情况下可达98.7%以上的效率，图3-1蓝色线展示了效率曲线。
功率因数曲线
使用SiC MOSFET图腾柱全桥PFC功率因数曲线如图3-2所示：
电流谐波失真曲线
使用SiCMOSFET图腾柱全桥PFC电流总谐波失真曲线如图3-3所示：
温升曲线
图腾柱全桥PFC的SiCMOSFET温升曲线如图3-4所示：
开关曲线以及电流波形：
图3-5展示了输入电压以及输入电流波形，电路工作在连续模式下。其中蓝色线条表示输入电压，紫色线条表示输入电流。图3-6展示了图腾柱全桥PFC工作在输入电压为正半周期的SiC MOSFET开关管驱动波形，其中天蓝色线条表示上桥臂SiC MOSFET驱动波形，绿色线条表示下桥臂SiC MOSFET驱动波形。图3-7展示了SiC MOSFET在正半周期开通与关断过程的展开波形。图3-8为工作在输入电压为负半周期的SiC的开关管驱动波形，图3-9描述了SiC MOSFET在负半周期开通与关断过程的展开波形。
使用三种不同的电感绕法对电路电流的影响
经过测量发现对于不同的电感绕法会对电路电流产生不同影响。A、B、C绕法如下图3-10所示，下面分别对三种不同绕法的电感进行测量，测量结果波形分别如图3-11、3-12、3-13所示。
对A绕法进行测量之后，其具体测量结果如图3-11所示，其中蓝色线条为电感电流波形，天蓝色线条为上桥臂SiC MOSFET驱动开关波形，绿色线条为下桥臂SiC MOSFET驱动开关波形。对B绕法进行测量之后，其具体测量结果如图3-12所示。对C绕法进行测量之后，其具体测量结果如图3-13所示。
测试结果可以看出，绕法A的寄生电容过大，引起较大的振荡电流，相应的EMI和MOSFET开关损耗也会增大。绕法C和B的电流振荡幅值都很小，但绕法C便于生产。综上测试，本设计最终选用绕法C。
参数说明
说明：所有测量实验均是在实验室温度为25摄氏度时进行。
输入交流电压Vin = 230Vrms
输出功率Pout = 0 W to 2500 W
开关管控制频率Fsw = 65 kHz
测试温度T= 25°C
输出电压Vout,nom = 390 V DC
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Product Brochure SiC Power Semiconductor and IC Solution
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瞻芯电子（InventChip）碳化硅（SiC）功率器件/驱动与控制芯片选型指南
目录- 公司介绍 产品应用 产品概览 SiC Devices 产品概览 驱动与控制芯片 碳化硅（SiC）MOSFET 产品目录 碳化硅金属氧化物场效应晶体管系列产品 碳化硅（SiC）肖特基二极管产品目录 碳化硅肖特基二极管系列产品 碳化硅功率模块系列产品 栅极驱动芯片系列产品 图腾柱 PFC 控制芯片系列产品 产品可靠性测试规范
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【IC】瞻芯电子新开发紧凑、智能的比邻驱动™（Nextdrive®）SiC专用驱动，支持多领域高效应用（上）
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2017年，瞻芯电子在东方“芯”港这片沃土创立，前瞻性地致力于打造碳化硅(SiC)功率器件芯片和驱动芯片的产业化，现已成长为我国少有的碳化硅(SiC)芯片的垂直整合制造（IDM）企业，累计交付核心产品：碳化硅(SiC)MOSFET约900万颗，驱动芯片约4800万颗，广泛应用于新能源汽车、光伏与储能、充电桩、工业和通信电源等领域。
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瞻芯电子（InventChip）碳化硅（SiC）功率器件/栅极驱动芯片/模拟控制芯片选型指南
目录- 公司简介 产品应用 碳化硅产品概览 碳化硅（SiC）MOSFET 碳化硅（SiC）肖特基二极管 碳化硅功率模块 栅极驱动芯片 图腾柱 PFC 控制芯片 产品可靠性测试规范
型号- IV2Q12040BD,IV1D12030BD,IV2Q07014T4Z,IV1Q12050D7Z,IVST12017MA1L,IV1Q12017T4ZG,IVST12080DA1L,IVCR2405DR,IV2Q12040T4Z,IV1D06020BD,IVCR1412SR,IV2Q06060BD,IV1Q12080T3Z,IVCO1412DDWQ,IVCO1A0XD,IV2Q171R0BD,IVCO1A01DQR,IV1Q12750T3,IV2Q12030D7Z,IV1D12015BD,IV2Q07014BA,IV2Q07014BD,IV2Q12160T4Z,IV1D06006F5,IVCO1A01DR,IV1B12013HA1L,IV2Q06060L1,IV1D06010O2,IVCO1A02DWR,IV1Q12030BDG,IV1Q12080T4Z,IV1Q12750BD,IV2Q171R0T3,IVCC1102DR,IV1Q06060BDG,IV1D06020T2,IV1Q12050T3,IV1D12020T2,IV1Q12050T4,IV1Q12080BD,IVST12050SA1L,IVCR2504DR,IV1Q12017BDG,IV1D06006BD,IV1D06004O2,IV1D12020T3,IVST12020DB1L,IV1Q06060D7G,IV2Q12160BD,IVCR2402DR,IV2Q12160D7Z,IV2Q06040BD,IV2Q12017BD,IV1D12040U3Z,IVCO1A02DWQR,IVCR1801ASR,IV1D06020U3Z,IV1Q06040T4Z,IV2Q12017BA,IV1Q06060T4ZG,IV1D12010O2,IVCC1102F4AR,IVST12040DA1L,IV1D06010T2,IVCR1401DR,IV1Q12080T3,IV1D12020BD,IV1D12040U3,IV1D06004P3,IV1Q12080T4,IV2Q12080D7Z,IVCR2404MPQR,IV2Q06025BD,IVTM12080TA1Z,IV2Q06040L1,IV2Q17020T4Z,IV3D12030T2,IV2D12002BD,IVCO1A02DQR,IV1D12005BD,IV1Q07015T3G,IVCC1104F4AR,IV2Q06025T4Z,IV2Q06040T4Z,IV1Q06060T4G,IV1D12040T2,IV2Q171R0D7Z,IV2Q06025L1,IVST12050MA1L,IVST12160DA1L,IVCR2403DR,IV1Q06040BD,IV1Q07015T4G,IVCO1A0XDW,IV1Q12160T3,IVCO1411DDWQ,IV1Q12160T4,IV1B12025HC1L,IV1Q12017BAG,IVCR1412,IV2D12020T2,IV1Q07015BAG,IVCR2504,IV2Q06060T4Z,IV2Q12030T4Z,IV2Q12040D7Z,IV2D12020BD,IV1D12040BD,IV6212004HA2,IV1Q06060T3G,IVCR1407ASR,IV1Q12050BD,IV1Q12017T4G,IV1D12010T2,IVCR1402DPQR,IV1D06004F5,IV2B12006HA1L,IV1Q06040T4,IV1Q06040T3,IV1D06010BD,IV1Q12160BD,IV1Q12750O3,IV1Q06040L1,IVCR1801,IV1Q12160D7Z,IVCC1104DR,IVCR1401,IVCR1402,IV2Q12080BD,IV2Q175S0BD,IV2Q06025D7Z,IVSM06025HA2Z,IVST12017SA1L,IV1D12030U3,IV1D06004BD,IV1D06006O2,IV2D12020D2Z,IV2Q06040D7Z,IV2Q12017T4Z,IVCR2404DR,IV2Q06060D7Z,IVCO1A01DWR,IV1Q12030T4G,IV2Q17020BD,IV3D12020T2,IV1D12010BD,IV2D12002P2,IV2Q12030BD,IVST12120DA1L,IV2Q12080T4Z,IV1D06020U3,IVCO1A01DWQR,IV1D12030T2,IVCO1A02DR,IV1D06006P3,IV1Q07015BDG,IV1Q12050T4Z,IVCR2404MPR,IV1D12010P2Z,IVCR1401DPR,IV1Q06060L1G,IV1Q12080D7Z,IV2Q171S0BD,IV1D12015T2,IV2D12002O2,IVCC1104D,IVSM12160HA2Z,IVCC1104F,IV1D12005O2,IV2Q171S0S1
金华市委书记朱重烈赴浙江瞻芯电子走访调研，为瞻芯电子碳化硅功率器件项目提供政策支持和帮助
在陪同调研期间，瞻芯电子CEO张永熙博士介绍了公司的发展历程，讲解了碳化硅（SiC）材料的特性优势和碳化硅（SiC）功率半导体产品的功能特点，并且着重介绍了产品的应用领域。
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