新型隔离 DC/DC 转换器具有适用于 SiC 驱动应用的可编程输出

A worker monitors a robotic arm welding metal components in an industrial setting
毫无疑问,宽带隙 (WBG) 技术已得到广泛应用。碳化硅 (SiC) 和氮化镓 (GaN) 晶体管正迅速成为工业、消费类及其他电源应用领域的首选器件。

不同于硅,SiCGaN 技术尚不成熟,因此由于制造商的每一代产品都有性能改善,相关标准仍在不断变化。例如,市场上有不同制造商生产的第一代、第二代和第三代 SiC 器件,每一代都需要不同的电压组合来开启和关闭器件。

这对栅极驱动器和用于给栅极驱动器供电的隔离 DC/DC 转换器来说都是一个问题。这些 DC/DC 转换器通常使用内置变压器来实现隔离。变压器设计有固定的降压比,以供应适合所用栅极驱动器的偏置电压。

因此,需要两个 DC/DC 转换器:一个转换器为一个 SiC 器件提供 +15 V 和 -8 V 的开启和关闭电压;另一个转换器为另一个 SiC 器件提供 +15 V 和 -3 V 的电压。如果这两种组合都有现成的标准产品,则不成问题,但如果需要全新的 DC/DC 转换器设计,则可能会影响工作计划,并可能需要进行安全认证。由于产量较低,单位成本也有可能会上升。

R24C2T25 可简化 SiC 的选择和评估过程


RECOM 的 R24C2T25 2 W 隔离 DC/DC 转换器可简化 WBG 栅极驱动器偏置电源的设计(来源:RECOM)
借助 RECOM 的一款新型产品,客户能够评估和使用多种类型的 SiC 功率晶体管,无需耗时耗资的设计更改。这款 R24C2T25 隔离 DC/DC 转换器采用对称稳压输出,适用于 IGBT、Si、SiC 和 GaN 共源共栅栅极驱动器。可通过外部电阻网络对输出进行编程。

一路输出电压范围可设置在 +2.5 至 +22.5 VDC,另一路可设置为 -2.5 至 -22.5 VDC,总正负电压范围为 18 至 25 VDC,例如 +15/-3 V,以高效驱动 SiC 栅极。

可编程性不仅支持客户选择不同的 SiC 器件,还能在开发阶段为客户带来额外的灵活性。例如,客户可以根据实验测试来调整所选 SiC 器件的开关电压,并决定要在哪个电压下进行开关。电压保持在 +/-1.5% 范围内,防止过电压和损坏的风险。环境温度高达 82°C 时可提供的最大可用功率为 2 W,环境温度为 75°C 时可提供 2.5 W 输出。即使封装在最高额定温度 125°C 时,转换器仍然可以提供有用的降额功率。

具有 3.5 pF 的超低耦合电容和 +/-150 V/µs 的共模瞬态抗扰度。所以这款产品非常适合为具有快速 dV/dt 和 dI/dt 电源开关边沿速率的高侧栅极驱动器供电。

R24C2T25 提供软启动、输入欠压和过电压锁定、热关断和输出过功率保护。还提供输出过电压和欠压锁定功能,以确保功率器件不会受到无效栅极电压的影响。提供电源良好信号的同时还提供开/关控制,且产品进入待机模式时,电流消耗低于 700 μA。

除了可编程性,同其前代产品相比,R24C2T25 还有其他进步:使用了表面安装技术 (SMT),采用尺寸为 7.5 x 12.83 mm 的紧凑型 36 引脚 SSO 封装。设计人员非常需要表面安装封装技术,因为与等效的通孔器件相比,该技术具有诸多优势:

  • 空间效率高:SMT DC/DC 转换器的尺寸通常较小,便于实现更紧凑的设计。这对于电路板空间有限的应用(如便携式设备或小型电子产品)至关重要。
  • 功率密度高表面安装封装有助于提高 PCB 上的功率密度,能够在给定空间内创建性能更强大的转换器。
  • 散热性能改善:直接接触 PCB 会增强导热性,从而提高散热性能。
  • 高频性能增强:SMT 技术可缩短引线长度并减少寄生效应,有助于提高转换器的高频性能。这对于需要快速开关速度的应用十分有利。
  • 自动化组装:表面安装技术支持自动化组装工艺,从而提高 DC/DC 转换器的生产效率和成本效益。
  • 重量更轻:SMT 封装通常比通孔封装更轻,对于重量为关键因素的应用(如航空航天或汽车应用),这一点非常有利。
  • 电磁干扰 (EMI) 减少:SMT 元件具有较短的引线和紧凑型布局,有助于最大限度地减少电磁干扰,提高系统的整体电磁兼容性 (EMC)
  • 生产经济高效自动化组装和较小的尺寸规格可以缩短生产时间并降低材料成本,因此有助于实现经济高效的生产。
  • 元件密度更高:SMT 封装支持在 PCB 上采用更高的元件密度,从而能够将附加特性或功能集成到同一空间中。

隔离 DC/DC 转换器应用

R24C2T25 非常适合各种应用。


结论

提供精确的栅极驱动器电压至关重要,特别是对于最新一代的 SiC 器件而言。借助 R24C2T25 隔离 DC/DC 转换器的可编程输出特性,客户能够评估不同的器件并设置最佳电压电平,从而实现系统效率和安全性的最佳组合。表面安装封装技术还具有许多优点,包括提高效率、增强 EMI 性能以及缩小设计尺寸。
  系列
1 DC/DC, 2.0 W, Dual Output, SMD RxxC2Txx Series
重点
  • 2w隔离型DC/DC转换器
  • 可编程的非对称输出电压
  • 适用于IGBT/Si/SiC/GaN栅极驱动的偏置电压
  • 3kVAC/1min高隔离