Kopplung von Gate-Treibern an SiC-MOSFETs

Leitfaden für die Auswahl des richtigen Gate-Treibers für SiC MOSFETs

Anwendungen in der Energieinfrastruktur, wie das Laden von Elektrofahrzeugen, die Speicherung von Energie, die unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV) und die Solarstromerzeugung, erreichen immer höhere Systemleistungen von Hunderten von Kilowatt bis hin zu einigen Megawatt. Bei diesen Hochleistungsanwendungen steuern Halbbrücken-, Vollbrücken- und 3-Phasen-Topologien bis zu sechs Schalter für Wechselrichter und bürstenlose Gleichstrommotoren (BLDC). Abhängig vom Leistungspegel und von den Schaltgeschwindigkeiten suchen Entwickler nach verschiedenen Schalttechnologien wie Halbleitern, IGBTs und SiC, die die Anforderungen ihrer Anwendungen optimal erfüllen.

Während IGBTs in diesen Anwendungen ein überlegenes thermisches Verhalten im Vergleich mit Lösungen aus Silikon bieten, ermöglicht EliteSiC von onsemi sowohl höhere Schaltgeschwindigkeiten als auch eine hohe Leistung. onsemi bietet ein komplettes Portfolio von SiC-MOSFETs mit Durchbruchspannungen in einem Bereich von 650 V bis 1700 V bei RDSON-Werten von minimal 12 mΩ. Jeder SiC-MOSFET benötigt jedoch den richtigen Gate-Treiber, um den Wirkungsgrad des Systems zu maximieren und die Leistungsverluste insgesamt zu minimieren. Die nachstehende übersichtliche Tabelle ermöglicht die Auswahl des richtigen Gate-Treibers für den jeweiligen SiC-MOSFET.

EliteSiC-MOSFETs Gate-Treiber: galvanische Trennung bis 5 kVRMS
1 Kanal (Quelle/Senke) 2 Kanäle (Quelle/Senke/Abstimmung)
V(BR)DSS RDSON (typ.) Gehäuse 6,5 A / 6,5 A 4 A / 6 A 6,5 A / 6,5 A / 20 ns 4,5 A / 9 A / 5 ns
650 V 12 mΩ - 95 mΩ 3-pol., 4-pol., 7-pol., TOLL, PQFN88 123NCD5709x
123NCV5709x
Ausgangsspannungshub von 32 V
(SOIC-8) 		123NCD5700x
123NCV5700x
Ausgangsspannungshub von 25 V
(SOIC-16WB) 		NCD575xx
NCV575xx
Ausgangsspannungshub von 32 V
(SOIC-16WB) 		1NCP5156x
1NCV5156x
Ausgangsspannungshub von 30 V
(SOIC-16WB)
750 V 13,5 mΩ 4-pol.
900 V 16 mΩ - 60 mΩ 3-pol., 4-pol., 7-pol. -
1200 V 14 mΩ – 160 mΩ

3-pol., 4-pol., 7-pol.

 -
1700 V 28 mΩ - 960 mΩ 3-pol., 7-pol. - - - -

Gate-Treiber: Spitzen-Source-Strom / Spitzen-Sink-Strom / Abstimmung der Gesamtlaufzeitverzögerung

1 Unterstützt: Abschaltung durch externe negative Vorspannung
2 Unterstützt: Entsättigungsschutz (Überstrom)
3 Unterstützt: Schutz durch aktive Miller-Klemme (VGS-Begrenzung, um versehentliches Einschalten während des beabsichtigten Ausschaltens zu verhindern)
„V“ unterstützt Automobiltechnikzulassung

Anwendungsbeispiele für EliteSiC

  • Stromversorgung mit 3 kW
  • 7,2-kW-Onboard-Ladegerät
  • 650-V-BLDC: 5 kW - 12 kW

Anwendungen/Zielmärkte

  • Energieinfrastruktur
  • Energiespeicherung
  • Li-Ion-Ladegeräte (bis ca. 15 s)
  • Robotik
  • Industrieantriebe und -pumpen
  • Netzteile

Topologien

  • Leistungsfaktorkorrektur: Totem-Pole
  • LLC: Halbbrücke
  • SR: Vollbrücke

Spitzeneffizienz

  • 94,2 % bei 115 VAC
  • 96,5 % bei 230 VAC

Anwendungen/Zielmärkte

  • Laden von Elektrofahrzeugen
  • Onboard-Ladegeräte (OBC), Stufe 1/2
  • Stromversorgung

Topologien

  • Leistungsfaktorkorrektur: 3 Phasen verschachtelt
  • LLC: Vollbrücke

Spitzeneffizienz

  • 95,7 % bei 320 VOUT
  • 95 % bei 400 VOUT

Anwendungen/Zielmärkte

  • Kompressoren
  • Pumpen
  • Robotik
  • Industrieantriebe

Zusätzliche Ressourcen

Webinar: Kopplung von Gate-Treibern mit EliteSiC

Jeder Siliziumkarbidschalter benötigt einen Gate-Treiber. Dieses Webinar von den Industry Tech Days 2023 bietet eine einfach zu verwendende Matrix für die Auswahl des richtigen Gate-Treibers für Ihre Siliziumkarbidanwendungen.

Webinar: Schnelles Laden von Elektrofahrzeugen mit onsemi

Entdecken Sie das DC-Schnelllade-Referenzdesign auf Basis von 25-kW-Siliziumkarbid-(SiC)-Halbleitern von onsemi. Das zweistufige Ladegerät mit Leistungsfaktorkorrektur und DC/DC-Wandlung zeichnet sich durch einen höheren Wirkungsgrad, eine kürzere Ladezeit und eine geringere Systemgröße aus.