发布时间：2025-01-28 00:30:11 人气：
国产（SiC）碳化硅MOSFET的封装、系统性能和应用
国产SiC MOSFET在高压转换器领域的封装、系统性能与应用
国产SiC MOSFET广泛应用于高压转换器领域，采用To-247、TO263-7L、TOLL、SOT227等封装形式，这些封装设计已经相当成熟。
碳化硅MOSFET（SiC MOSFET）特性在不同电压下表现出线性缓升的静态电流特性，直至超过UVLO（Undervoltage Lockout）阈值。在非开关状态时，测量值在0.6mA至2.3mA之间，而开关状态下电流增加约1mA。使用4.99Ω+2.2nF负载和3Ω外部灌拉电阻，对于12V至22V的电压变化，测量值在3.7mA至5.5mA之间。
启动波形显示了VDD在PWM信号输入前的上升过程。在UVSET（Undervoltage Set）配置为2V时，VDD从0V上升至20V，UVLO（Undervoltage Lockout）阈值为12V。VEE被设置为-5V的电压调节，VEESET（Undervoltage Set）为V5V，UVLO阈值为-4V。当VEE电压达到-4V时，输出便会被激活，此时VDD已超过UVLO阈值。在近100μs的时间内，OUT（VGS）小于20V，其持续时间可能因VDD爬升速度而变化，因此在编程UVSET时需考虑SiC MOSFET的热应力。
UVLO（Undervoltage Lockout）阈值的设置决定了输出的启用时间。在VDD设置为18V时，输出被禁用直到VDD和VEE均高于或低于各自的UVLO阈值。与设置为12V的UVLO比较，较高的设置对OUT（VGS）的影响更为显著，表现为第一个OUT脉冲出现在20V和-5V附近。
NCP51705内部电荷泵的控制回路导致VEE启动期间电压轻微下降和约400μs的稳定时间。超过此时间后，VEE电压稳定至调节设定值，如-3V、-5V或-8V。关闭操作平滑，无毛刺，VEE从-5V降至0V的时间约为300ms。
导通传播延迟的测量范围通常在12V下工作，而1nF负载条件下测得的标准值为19ns。关断传播延迟的测量范围从10%IN+下降至90%OUT下降，标准测试条件下测得的值为22ns。每个边缘的输出上升和下降时间约为5ns。
DESAT（Diode Saturation）和XEN（X-Over Neutral）握册渗波形分别展示了SiC MOSFET在不同条件下的操作特性。在正常操作下，DESAT低于7.5V阈值，输出在正常工作下切换。
SiC MOSFET可以应用于目前使用IGBT的多种应用场景，如高压开关电源、混合动力和电动汽车充电器、电气化铁路运输、焊机、激光器、工业设备及其他关注高温操作的环境。特别值得注意的领域是太阳能逆变器和高压数据中心。
更高的直流电压有助于减少线规厚度、接线盒和互连，从而最大限度地减少导通损耗并提高效率。SiC MOSFET的应用示例如下：
低边开关：图26展示了用于低边开关应用的NCP51705的顶层原理图。此原理图说明了只需少量外部组件即可提供全功能姿宽、可靠和稳健的SiC栅极驱动电路。
半桥概念：在半桥电源拓扑中，SiC MOSFET的应用更为普遍。图27展示了此类应用的一个简化示例，其中In+和In-（使能）信号来自数字控制器。XEN信号可以从NCP51705读取，用于开发栅极驱动时序、交叉导通预防、死区时间调整和故障检测。
通用NCP51705客户EVB：通用评估板(EVB)旨在评估NCP51705在新设计或现有设计中的性能。EVB不包含功率级，适用于任何低边或高边电源开关应用。对于桥接配置，可使用多个EVB组成图腾柱结构来驱动每个SiC MOSFET。
EVB原理图如图30所示，其重点在于提供一种超紧凑设计，其中TO-247 SiC MOSFET的引线可以直接连接到印刷电路板(PCB)。图31同时显示了相邻TO-247封装旁边的EVB的顶视图和底视图进行尺寸缩放。
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