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導入Cascode結構 GaN FET打造高效率開關

作者: 時間:2014-02-09 來源:網絡 收藏
將來這一數值還會繼續改進。

本文引用地址:http://cqxgywz.com/article/226585.htm

  Qoss和Qrr有時容易被混淆。雖然這些參數是在不同條件下分別測量的,但是存在著一定的重疊,從而掩蓋了 這類技術的真正優勢。反向恢復電荷Qrr是利用專用半橋電路(亦即雙脈沖測試儀)進行測量的:在上臂FET內建立其體二極體正向電流,然后打開下臂FET,從而迫使上臂體二極體內發生反向恢復事件。隨著時間的流逝,測量電流,然后合并總反向傳導區域,得到電荷測量值Qrr。但是設想有一個帶有一定電容的理想二極體,然后按下面這種方法進行評估:電容放電所需的電流是負電流,對其進行合并并稱之為Qrr,但是它不是真正的反向恢復電荷(理想二極體沒有反向恢復電荷),它只是電容電荷。重點在于傳統Qrr測量將真正的Qrr和Qoss混為一談并稱之為Qrr。這一點很重要,因為不同的拓撲對真正的Qrr較敏感,而對Qoss則不那么敏感。例如,軟開關拓撲可能會將Qoss整合到整個諧振電路中去,讓它變得基本上無損耗。但是與真正的Qrr相關的二極體復合時間造成的延遲和反向電流會產生功率損耗。結論就是,單看資料手冊中的參數或簡單的指標無法知悉全部情況。每款元件都須要仔細評估,進而了解其應用電路的真正損耗。

  閘電荷是另一個 優于替代矽FET的參數。再一次通過比較相同條件下的Rds(on)×Qg規范化為Rds(on), 的閘電荷低了八倍。由于每個開關周期閘電荷在充電和放電期間都會被閘極驅動電路全部耗盡,所以Qg降低會直接降低閘極驅動電路的損耗,進而提升總效率,特別是在高頻下。

  GaN FET優勢多商用可期

  電力電子常用的拓撲隨著半導體的發展而不斷變化。GaN實現了那些需要低Rds(on)和出色的體二極體行為的拓撲,從而將應用領域擴展到傳統FET無法充分發揮作用的領域,例如無橋升壓PFC和相移全橋轉換器之類的高頻、高效拓撲,甚至電機驅動應用也能受益,盡管它們的開關頻率通常較低。GaN Cascode FET的傳導損耗低于IGBT,特別是在輕負載下,適于壓縮機和大多數時間在10?20%負載下運行的其他應用。GaN還可以在同步整流器模式下運行,從而降低二極體傳導損耗(與IGBT相比)。此外,相比于任何矽FET,即使是快速恢復外延二極體場效應電晶體(FREDFET),GaN Cascode的反向恢復特性也較出色,從而縮短硬開關條件下的轉換時間,無須增加傳導電磁干擾(EMI)即可降低開關損耗。

  歸根究底,體二極體行為限制所有600V開關選項的性能,因為通常須在開關速度以及反向恢復的di/dt與dv/dt特性造成的EMI之間進行折中;換言之,必須降低矽FET的速度(這將提高開關損耗)方能消除傳導EMI。第一代GaN FET現已實現商業化,與當今最好的矽FET相比其有了明顯改善。

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關鍵詞: Cascode GaN 場效應管

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