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SiC功率元件

全SiC功率模組

運用要點:緩衝(Snubber)電容

本文將介紹全SiC模組的應用要點—緩衝電容。在高速開關大電流的電路中,需要添加緩衝電容。

什麼是緩衝電容

緩衝電容是為了降低電氣佈線的寄生電感而連接在大電流開關節點的電容。寄生電感會使開關關斷時(切斷電流)產生較大的突波,當突波超過元件的額定值時,甚至可能會致使產品損壞。

要有效降低佈線電感值,需要靠近電路圖的紅色橢圓圈出來的線路中的元件引腳連接電容。

緩衝用電容示例

緩衝用電容不僅電氣特性額定值需要滿足連接位置的條件,還需要對電容的結構和用材帶來的特性不同進行評估後再使用。作為示例,在下面給出了此次評估所用的電容。

緩衝電容的安裝示例

在本例中,以佈線間的大容量電容為基礎,靠近SiC MOSFET的引腳安裝了小容量的電容。

緩衝電容的效果

下面是在上述三種條件下,在SiC MOSFET關斷、切斷電流時汲極-源極間產生的突波波形。靠近SiC MOSFET的引腳添加了電容時,對突波有抑制效果,電容的種類不同其抑制效果也不同。

接下來請看採用陶瓷電容的例子(上述紅色),下面是改變條件來比較抑制效果的波形。

剛剛關斷後的23MHz左右的振鈴t1,電容的並聯數越少其衰減速度越快(藍A)。這是因為電容的ESR與並聯數成反比,也就是說並聯數越少,ESR越大。

陶瓷電容的電容量較小時,產生了約2MHz的振鈴t2(綠B、藍A)。這被認為是環路較長的路徑=電感值較大的路徑所積蓄的電荷導致的。

從結果可以看出,採用陶瓷電容時,可以說並聯數少、總電容量大時的突波抑制效果更好。

最後來看大容量電容的效果。下面是在串聯2個並聯5個陶瓷電容的狀態下,有大容量電容時和沒有時的突波比較。

如紅色波形所示,有大容量電容時,對於長週期振鈴具有抑制效果。

通過本文的示例可以看出,利用緩衝用大容量電容和靠近SiC MOSFET的引腳連接陶瓷電容,可獲得更好的突波抑制效果。但是,電容的安裝位置、電容的串聯/並聯組合等條件稍微不同就有可能影響到突波波形,因此需要實際安裝在應用裝置上進行效果驗證。

重點:

・要發揮高速開關性能優勢,需要極力抑制電氣佈線的寄生電感。

・靠近電源引腳連接電容器,可降低佈線電感。


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