【经验】采用4引脚封装的SiC MOSFET : SCT3xxx xR系列之通过驱动器源极引脚将开关损耗降低约35%
本文是ROHM系列技术文章“采用4引脚封装的SiC MOSFET : SCT3xxx xR系列”中的一篇，主要讲述通过驱动器源极引脚将开关损耗降低约35%。
驱动器源极引脚的电路及其工作原理
Figure 4是具有驱动器源极引脚的MOSFET的驱动电路示例。它与以往驱动电路（Figure 2）之间的区别只在于驱动电路的返回线是连接到驱动器源极引脚这点。请看和Figure 2之间的比较。
从电路图中可以一目了然地看出，包括VG在内的驱动电路中不包含LSOURCE，因此完全不受开关工作时的ID变化带来的VLSOURCE的影响。
如果用公式来表示施加到内部芯片的电压VGS_INT的话，就是公式（2）。当然，计算公式中没有3引脚封装的公式（1）中存在的LSOURCE相关的项。所以，4引脚封装MOSFET的VGS_INT仅受RG_EXT和IG引起的电压降VRG_EXT的影响，而且由于RG_EXT是外置电阻，因此也可调。下面同时列出公式（1）用以比较。
这里有双脉冲测试的比较数据。这是为了将以往产品和具有驱动器源极引脚的SiC MOSFET的开关工作进行比较，而在Figure 5所示的电路条件下使Low Side（LS）的MOSFET开关的双脉冲测试结果。High Side（HS）是将RG_EXT连接于源极引脚或驱动器源极引脚，并仅使用体二极管换流工作的电路。
Figure 6是导通时的漏极-源极间电压VDS和漏极电流ID的波形。这是驱动条件为RG_EXT＝10Ω、VDS＝800V，ID约为50A时的波形。
红色曲线的TO-247-4L为4引脚封装，蓝色的TO-247N为以往的3引脚封装，其中的SiC MOSFET芯片是相同的。
我们先来比较一下虚线ID的波形。与蓝色的3引脚封装品的波形相比，红色的4引脚封装的ID上升更快，达到50A所需的时间当然也就更短。
虽然VDS的下降时间本身并没有很大的差别，但栅极信号输入后的开关速度明显变快。
区别在于4引脚封装通过设置驱动器源极引脚，消除了LSOURCE的影响，因此它们的开关特性区别只在于LSOURCE的有无所带来的影响。
当然，也有一些应该详细查考的事项，但如果从栅极驱动电路中消除了LSOURCE的影响，则根据Figure 4中说明的原理，开关速度将变快。关于关断，虽然不像导通那样区别显著，但速度同样也会变快，这就意味着开关损耗得到了大幅改善。
这里有导通和关断相关的开关损耗比较数据。
在导通数据中，原本2,742µJ的开关损耗变为1,690µJ，损耗减少了约38%。在关断数据中也从2,039µJ降至1,462µJ，损耗减少了约30%。
总结
SiC MOSFET具有超低导通电阻和高速开关的特点，还具有可进一步缩小电路规模、提高相同尺寸的功率、以及因降低损耗而提高效率并减少发热量等诸多优点。
另一方面，关于在大功率开关电路中的功率元器件的安装，由于必须考虑寄生电感等寄生分量的影响，如果开关电流速度明显提高，那么其影响也会更大。这不仅仅是实装电路板级别的问题，同时也是元器件封装级别的课题。
此次之所以在最新一代SiC MOSFET中采用4引脚封装，也是基于这样的背景，旨在在使用了SiC功率元器件的应用中，进一步降低损耗。
这里有一个注意事项，或者说是为了有效使用4引脚封装产品而需要探讨的事项。前面提到了通过消除封装电感LSOURCE的影响可提高开关速度并大大改善开关损耗。这虽然是事实，但考虑到稳定性和整个电路工作时，伴随着开关速度的提高，也产生了一些需要探讨的问题。就像“权衡（Trade-off）”一词所表达的，电路的优先事项一定需要用最大公约数来实现优化。
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SiC MOSFET 5kW 高效率无风扇逆变电路
描述- 采用了发挥碳化硅(SiC)MOSFET高频特性的Trans-link交错型逆变电路(1)、实现了5kW时的功率转换效率达到99%以上。在该电路拓扑中，平滑电抗器的电感量可以减小。由于电抗器的匝数减少、使铜损大幅度减少实现了高效率。在这份资料中，介绍这个全新的逆变器设计的例子。
型号- PS2501L-1,MCR18ERTJ200,NJM78L05UA,MCR03EZPJ332,MCR03EZPJ334,RK73B1JTTD104J,PC092-01-00,B4B-XH-A,TR10P,DE1E3KX222MA4BN01,RK73B1JTTD472J,GRM188B31H104KA92,RB751S-40,MB3P-90,RK73B2BTTD105J,RK73B2BTTD4R7J,PH-1X10RG2,RK73B1JTTD103J,B5B-PH-K-S,PH-2X09SG,SSM3K318T,GRM1851X1H472JA44,KRB-408,GRM188B11H103KA01,HOT-2608B,ELXZ350ELL101MF15D,TLP700A,SCT3030AL,GRM188R11H104KA93,MCR10ERTJ4R7,TC4069UBF,RK73B1JTTD102J,PC045-00-00,S4B-EH,MOSX1C1R0J,NJM431U,GRM185B31E105MA12,DE1E3KX102MA4BN01,2SCR542P,GRM188R71E104KA01,PH-2X04SG,FHU-2×4SG,MCR10EZPJ105,PH-2X08SG,RK73B1JTTD153J,RK73B1JTTD101J,MCR03EZPJ101,ADR-48-50-0R5YA,MCR03EZPJ102,MCR03EZPJ103,24LC64SN,EG01C,MCR03ERTJ302,CQ-3303,CT-6E-P5KΩ,TR008A,1SS355,NE555D,ECQE6103KF,MCR18ERTJ4R7,ES1A,GRM188B11H102KA01,PC089-01-00-50P,NJM2732M,BFC233920105,MB4P-90,MCR03ERTJ331,B3P-VH,TBD,STR-A6079M,ACPL-C87AT,SCS212AM,MCR18ERTJ1R0,TRANS-LINK,GRM1851X1H222JA44,2SAR542P,MOSX1C334J,MCR03ERTJ202,FHU-2X9SG,VDCT,UDZS5.1B,ECQE6104KF,ELXZ100ELL681MF15D,S3B-EH,RK73B1JTTD271J,2SC3325,PH-1X04SG,MCR03EZPJ152,GRM188R71E105KA12,ELXS451VSN561MA50S,GRM21BR71E105KA99,MCR03ERTJ470,RK73B1JTTD470J,SCT3017AL,RK73B2BTTD563J,RK73B1JTTD000J,TA48M05F,MCR03ERTJ102,MCR03ERTJ103,SBR1U150SA-13,FHU-2X8SG,450MPH105J,UCS2W220MHD
SiC MOSFET损耗计算方法：通过波形的线性近似分割来计算损耗的方法
本文ROHM将介绍根据在上一篇文章（《SiC MOSFET损耗计算方法：开关波形的测量方法》）中测得的开关波形，使用线性近似法来计算功率损耗的方法。
技术探讨 发布时间 : 2024-05-25
ROHM 4th Gen SiC MOSFET Simulation Models for PSIM™ Now Available
ROHM has begun offering 4th Gen SiC MOSFET simulation models compatible with PSIM™, a circuit simulator designed for power electronics and motor drive developed by Altair®. Designers can now easily download model files to perform system-level evaluations, allowing for efficient design and evaluation across a wire range of industrial sectors, further promoting the use of power devices.
产品 发布时间 : 2024-08-02
【经验】采用4引脚封装的SiC MOSFET : SCT3xxx xR系列之采用4引脚封装的原因
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设计经验 发布时间 : 2020-04-28
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设计经验 发布时间 : 2024-07-14
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可根据用户的MOSFET管进行参数检测出具报告，静态参数最大电压:7500V、检测最大电流6000A；动态参数最大电压:3300V、检测最大电流:4500A。该测试标准满足GB、IEC及行业标准等，具备可靠性评估及老化实验能力。
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