一种新型3.6-kV/400-A SiC IPM可提升电源应用的性能
高能效对于多种大电流电源应用至关重要，包括工业电机驱动器、可再生能源系统和固态变压器。尽管硅长期以来一直是这些应用中使用的主要半导体，但由于sic提供的卓越静态和动态性能，中压碳化硅 mosfet 功率模块正成为替代当前 si igbt 模块的最佳解决方案。
中压 sic mosfet 和 jfet 器件已由多家供应商开发，电压范围从 3.3 kv 到 15 kv，以及基于单芯片技术的 3.3-kv sic mosfet。2本文将重点介绍基于 1.2-kv sic mosfet 串联连接的 7.2-kv/60-a sic austin supermos 开关。将推出一种新颖的 3.6-kv/400-a 半桥智能电源模块 (ipm)，以展示 supermos 概念的可扩展性。（原来的文章，可以发现在这里。1）
电路
半桥上下栅极驱动器由高压隔离电源供电（如图 1 所示），该电源基于具有 10 kv 隔离的矩阵变压器 llc 转换器。3
图 1：栅极驱动电源电路图
半桥 ipm 包括一个 llc 谐振转换器和两个整流器单元（上侧和下侧），它们通过两个高频变压器供电，每个高频变压器都包含一个封闭在定制 3d 打印骨架中的环形磁芯和次级绕组缠绕在铁芯上。高压初级绕组采用硅橡胶为绝缘材料，达到30kv的额定隔离电压。智能栅极驱动器采用光触发方式，具有智能欠压锁定和过流和过热保护功能。
模块
建议的 3.6-kv/400-a 半桥电源模块如图 2a（分解图）和图 2b（原型）所示。它具有三个高功率连接（v dc+、v dc–和 sw 节点）和四个光纤连接，用于两个 pwm 输入和两个故障输出。集成 12 个基于 austin supermos 配置的 1,200-v sic mosfet，4该模块使用专用 pcb 来创建低电感电源回路，并具有内部去耦电容器和 supermos 电压平衡电路。功率回路结构设计有磁通抵消效果，以实现低寄生电感。分立的 sic mosfet 衬底是用 1 毫米厚的氮化铝 (ain) 直接键合铜实现的，从而提高了散热和绝缘电压。
图 2：开发的 3.6-kv/400-a sic ipm
通过添加一些外部直流电容器，ipm 可以很容易地与数字控制器连接，形成一个三相系统，如图 3 所示。
图 3：基于 3.6-kv/400-a ipm 的三相系统
ipm 内部布局如图 4 所示。上下器件均包含 supermos 的四个分支，每个分支都包含三个 1.2-kv sic mosfet。
图 4：ipm 主电路图
图 5 显示了单个分支的详细视图。 r1–r3 是实现静态电压平衡所需的 1-mω 电阻器，而 c1–c3 用于动态电压平衡并作为导通门电路的一部分用于上部开关 q2-q3。rg2-rg3 电阻用于限制开关期间栅极支路的充电和放电电流，而 dz2-dz3 是齐纳二极管，用于钳位 q2-q3 的栅极电压。最后，d1–d2 是 1-kv 雪崩二极管，用于钳位电压并在开启期间增强栅极驱动器性能。
图5：一支路电流回路及电流路径pcb设计
当正栅极信号施加到其栅极时，q1 导通。随着 q2 的栅源电压 (v gs ) 变为正值，其漏源电压 (v ds ) 趋于下降，从而降低了 q2 源极的电位。达到阈值电压 (v th ) 后，q2 开始导通，其 v ds随后开始下降，从而导通 q3。要关闭模块，应向 q1 的栅极施加负栅极驱动器信号，将其关闭。它的 v ds开始增加，导致负的 v gs被施加到 q2。当 q2 的 v gs达到其阈值电压时，它关断，其 v ds开始增加，导致 q3 关断。
为了减少内部电压过冲，需要具有极低杂散电感的电源回路。为了实现超低杂散电感，应用了电流的磁抵消效应。q3d 仿真表明环路电感等于 35 nh，包括 pcb 和分立 sic mosfet 的电感。通过用裸片芯片代替分立的 mosfet，可以进一步降低电感。
绩效衡量
所有性能测量均在室温下进行。图 6 显示了作为外加电压函数的泄漏电流。在 3 kv 时，其下（低侧）和上（高侧）开关的值为 4 ma，主要是由于静态平衡电阻器。然而，它的值可以通过使用更大的电阻来降低。图 7 显示了在 v gs = 20 v 时测量和计算的正向传导特性。在室温下，ipm 计算出的导通电阻为 16.75 mω。
图 6：室温下的漏电流
图 7：室温下的正向传导特性
关于动态性能，它已在室温下使用双脉冲测试仪进行表征。开通和关断波形，以及 2-kv/100-a 开关期间的动态性能，如图 8 所示。
图 8：2 kv/100 a 时的开启/关闭和动态电压平衡波形
分别在 2 kv/200 a 和 2 kv/380 a 下的关断波形如图 9 所示。 sic mosfet 在开关瞬态期间漏源电压的变化率 (dv/dt) 为 30.7分别为 kv/s 和 38.9 kv/s。
图 9：2 kv/200 a 和 2 kv/380 a 下的关断波形
实验结果证实了 ipm 获得的优异的静态和动态性能。如图 8 和图 9 所示，实验结果证实该模块实现了降低的电压过冲，也证实了 ipm 在开启和关闭瞬态时很好地实现了动态电压平衡。
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6轴传感器模组FSP200校准和测试的介绍
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keil5的安装
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环形导轨，精密的环形轨道系统，适用于自动化装配线和组装生产线
关于“标准光纤”的标准
一个SEPIC LED驱动电路
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电路
半桥上下栅极驱动器由高压隔离电源供电（如图 1 所示），该电源基于具有 10 kv 隔离的矩阵变压器 llc 转换器。3
图 1：栅极驱动电源电路图
半桥 ipm 包括一个 llc 谐振转换器和两个整流器单元（上侧和下侧），它们通过两个高频变压器供电，每个高频变压器都包含一个封闭在定制 3d 打印骨架中的环形磁芯和次级绕组缠绕在铁芯上。高压初级绕组采用硅橡胶为绝缘材料，达到30kv的额定隔离电压。智能栅极驱动器采用光触发方式，具有智能欠压锁定和过流和过热保护功能。
模块
建议的 3.6-kv/400-a 半桥电源模块如图 2a（分解图）和图 2b（原型）所示。它具有三个高功率连接（v dc+、v dc–和 sw 节点）和四个光纤连接，用于两个 pwm 输入和两个故障输出。集成 12 个基于 austin supermos 配置的 1,200-v sic mosfet，4该模块使用专用 pcb 来创建低电感电源回路，并具有内部去耦电容器和 supermos 电压平衡电路。功率回路结构设计有磁通抵消效果，以实现低寄生电感。分立的 sic mosfet 衬底是用 1 毫米厚的氮化铝 (ain) 直接键合铜实现的，从而提高了散热和绝缘电压。
图 2：开发的 3.6-kv/400-a sic ipm
通过添加一些外部直流电容器，ipm 可以很容易地与数字控制器连接，形成一个三相系统，如图 3 所示。
图 3：基于 3.6-kv/400-a ipm 的三相系统
ipm 内部布局如图 4 所示。上下器件均包含 supermos 的四个分支，每个分支都包含三个 1.2-kv sic mosfet。
图 4：ipm 主电路图
图 5 显示了单个分支的详细视图。 r1–r3 是实现静态电压平衡所需的 1-mω 电阻器，而 c1–c3 用于动态电压平衡并作为导通门电路的一部分用于上部开关 q2-q3。rg2-rg3 电阻用于限制开关期间栅极支路的充电和放电电流，而 dz2-dz3 是齐纳二极管，用于钳位 q2-q3 的栅极电压。最后，d1–d2 是 1-kv 雪崩二极管，用于钳位电压并在开启期间增强栅极驱动器性能。
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图 9：2 kv/200 a 和 2 kv/380 a 下的关断波形
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