工業(yè)充電器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)選型基礎(chǔ)知識(shí)：優(yōu)化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與元器件選型
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碳化硅（SiC）功率開(kāi)關(guān)器件正成為工業(yè)電池領(lǐng)域一種廣受歡迎的選擇，因其能夠?qū)崿F(xiàn)更快的開(kāi)關(guān)速度和更優(yōu)異的低損耗工作，從而在不妥協(xié)性能的前提下提高功率密度。此外，SiC還支持 IGBT技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的新型功率因數(shù)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
本白皮書(shū)回顧了多種功率拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，還提出了功率因數(shù)校正（PFC）級(jí)與初級(jí)功率級(jí)的SiC MOSFET選型方案，以及次級(jí)同步整流功率級(jí)的硅基MOSFET選型策略。最后介紹了安森美（onsemi）650V M3S EliteSiC MOSFET 的優(yōu)勢(shì)及其性能特點(diǎn)。
白皮書(shū)第一篇介紹了工業(yè)充電器簡(jiǎn)介、PFC 級(jí)選型，第二篇介紹了隔離式DC-DC功率級(jí)選擇。本文將介紹優(yōu)化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與元器件選型。
電池供電工具和設(shè)備的便利性在很大程度上依賴于快速高效的充電。 為此，電池充電解決方案的設(shè)計(jì)人員必須根據(jù)所需的功率水平和工作電壓，精心選擇最佳拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。 此外，他們還必須選擇能夠精準(zhǔn)滿足應(yīng)用性能要求的元器件。
安森美提供覆蓋低壓、中壓及高壓的全系列功率分立器件，包括適用于上述關(guān)鍵拓?fù)涞墓杌O管、MOSFET和IGBT。依托先進(jìn)的裸芯與封裝技術(shù)，安森美功率器件以卓越品質(zhì)和穩(wěn)健性能滿足各類設(shè)計(jì)需求。
此外，我們基于SiC的開(kāi)關(guān)器件具備更快的開(kāi)關(guān)速度和超低損耗特性，可顯著提升功率密度。 安森美 650 V M3S EliteSiC MOSFET（圖 1）提供業(yè)界領(lǐng)先的開(kāi)關(guān)性能，大幅提升 PFC 和 LLC 級(jí)的系統(tǒng)效率。
該器件針對(duì) 40 kHz 至 400 kHz 的高頻應(yīng)用進(jìn)行了優(yōu)化。EliteSiC M3S 技術(shù)相比其前代產(chǎn)品，柵極電荷減少了 50%，EOSS降低了 44%，輸出電容中的存儲(chǔ)電荷（QOSS）減少了 44%。這種出色的EOSS參數(shù)在PFC級(jí)應(yīng)用于硬開(kāi)關(guān)拓?fù)鋾r(shí)，可顯著提升輕載條件下的系統(tǒng)效率。同時(shí)，較低的 QOSS還簡(jiǎn)化了 LLC 級(jí)軟開(kāi)關(guān)拓?fù)涞闹C振腔電感設(shè)計(jì)。 此外，M3S EliteSiC MOSFET在PFC和DC-DC模塊高頻運(yùn)行時(shí)保持低溫工作狀態(tài)。
圖 1. 650 V M3S EliteSiC MOSFET 是 PFC 和 LLC 級(jí)的理想選擇
圖 2. 安森美 650 V M3S EliteSiC MOSFET 產(chǎn)品系列
我們還提供基于 PLCES 的系統(tǒng)級(jí) Elite Power 仿真工具，助力工程師根據(jù)不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和功率水平優(yōu)化元器件選型。該仿真工具不僅能協(xié)助選擇適用于各種拓?fù)浜凸β仕降腅liteSiC MOSFET。
還可深度洞察采用我們?nèi)缦翬liteSiC 系列產(chǎn)品的電路運(yùn)行狀況，F(xiàn)ield Stop 7 (FS7) IGBT、PowerTrench?T10 MOSFET 和 Inteligent Power Modules (IPM)，包括特定產(chǎn)品的制造工藝極限情況。我們的仿真模型不僅基于數(shù)據(jù)手冊(cè)中的典型參數(shù)，還提供了基于制造環(huán)境中物理相關(guān)性的極限工況仿真能力。這使用戶能夠了解器件在實(shí)驗(yàn)室工藝邊界條件下的性能，從標(biāo)稱情況到最壞情況均可進(jìn)行仿真。
此外，PLECS 模型自助生成工具（SSPMG）允許用戶輸入具有代表性的寄生元件，并生成自己的定制 PLECS 模型進(jìn)行仿真。我們通過(guò)創(chuàng)新的SPICE模型實(shí)現(xiàn)了高精度的原型設(shè)計(jì)。
我們的物理和可擴(kuò)展 SPICE 模型為仿真電力電子電路中功率器件的行為提供了一種準(zhǔn)確而高效的方法，從而縮短了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期。我們最近對(duì)SSPMG進(jìn)行了升級(jí)，并集成了Würth Elektronik的無(wú)源元件數(shù)據(jù)庫(kù)，從而使用戶能夠?yàn)閺?fù)雜的電力電子應(yīng)用創(chuàng)建更加精確和詳細(xì)的 PLECS 模型。 這一直觀的基于網(wǎng)頁(yè)的平臺(tái)有助于在設(shè)計(jì)初期階段及早發(fā)現(xiàn)并解決性能瓶頸問(wèn)題。
圖 3. 安森美Elite Power仿真工具和 PLECS 模型自助生成工具
評(píng)論