SiC-MOSFETs und Gate-Treiber SiC-Referenz-Design für E-Mobilität und Erneuerbare

Von Gerd Kucera

Für Elektro- und Nutzfahrzeuge sowie erneuerbare Energien gibt es ein SiC-Power-Stack-Referenz-Design von Mersen mit SiC-MOSFETs und digitale Gate-Treiber von Microchip.

Das Referenz-Design von Mersen bietet eine komplette SiC-Lösung, ohne dass einzelne Bauelemente beschafft, getestet und qualifiziert werden müssen.
Das Referenz-Design von Mersen bietet eine komplette SiC-Lösung, ohne dass einzelne Bauelemente beschafft, getestet und qualifiziert werden müssen.
(Bild: Microchip)

Schaltungsentwickler in beispielsweise den Branchen Elektro- und Nutzfahrzeuge sowie erneuerbare Energien sollen von einer SiC-Stack-Referenzlösung profitieren, um mehr Leistung bei reduzierten Kosten in der Systementwicklung zu erzielen. Auch soll damit eine um bis zu sechs Monate verkürzte Markteinführung möglich sein. Für dieses SiC-Power-Stack-Referenz-Design von Mersen liefert Microchip die SiC-MOSFETs und digitale Gate-Treiber.

Um aktuellen Anforderungen beim Schaltungsentwurf zu genügen, arbeiten Microchip Technology zusammen mit Mersen an dem SiC-Power-Stack-Referenz-Design (3 Phasen/150 kVA), das Mersen offeriert. Systementwickler bekommen eine komplette und kompakte SiC-Lösung, ohne dass einzelne Bauelemente beschafft, getestet und qualifiziert werden müssen, heißt es. Das Power Stack-Referenz-Design umfasst die SiC-Leistungsmodule und digitalen Gate-Treiber von Microchip sowie die Stromschienen, Sicherungen, Kondensatoren und das Wärme-Management von Mersen, integriert in einem einzigen Hochleistungs-Stack und optimal aufeinander abgestimmt.

Mit dem 1200-V-SiC-MOSFET (MSCSM120AM042CD3AG) und dem digitalen Gate-Treiber AgileSwitch 2ASC-12A1HP von Microchip ermögliche das Referenzsystem die schnelle Entwicklung von Hochvolt-Systemen mithilfe von Kits, die für die jeweiligen Anwendungen vorkonfektioniert werden. Dadurch verkürze sich die Markteinführungszeit um bis zu sechs Monate.

Leon Gross, VP Discrete Product Business Unit bei Microchip, konstatiert: „Wenn Entwickler von Wechselrichtern eine vorgefertigte Lösung zur Hand haben, erübrigt sich die Beschaffung einzelner Bauteile und das Risiko einer geringeren Zuverlässigkeit. Dies hilft, Ausfallzeiten zu vermeiden. Entwickler können von einem All-in-One-Evaluierungssystem profitieren.“

Das Power-Stack-Referenz-Design bietet laut Microchip eine Leistungsdichte von 16 kW/Liter , eine Junktion-Temperatur Tj bis 130 °C und einen Spitzenwirkungsgrad von 98% bei einer Schaltfrequenz von bis zu 20 kHz. Auf der Basis der SiC-MOSFETs und den konfigurierbaren digitalen Gate-Treibern der AgileSwitch-Reihe von Microchip ermögliche es die Auswahl zwischen 700- und 1200-V-Optionen mit Strömen bis 750 A. Microchip bietet dazu auch eine Auswahl an Modulaufbauten, u.a. Baseplate-Materialien, DBC-Keramikmaterial und Die-Befestigungen.

Zusätzlich zu den Bauelementen im Power-Stack-Referenz-Design von Mersen bietet Microchip weitere SiC-Leistungselektronikbausteine an, u.a. MOSFETs und Schottky-Barriere-Dioden mit Spannungen von 650 bis 1700 V, die als Bare-Die und in einer Vielzahl von diskreten und Multi-Chip-Modul-Gehäusen erhältlich sind.

Der 1200-V-Zweikanal-Gate-Treiber AgileSwitch 2ASC-12A1HP mit Augmented Switching von Microchip ist fertigungsqualifiziert und vollständig konfigurierbar. Dieser und der Treiber 2ASC-12A2HP der nächsten Generation werden durch das Intelligent Configuration Tool (ICT) von Microchip unterstützt – einer Schnittstelle, mit der sich die Gate-Treiber-Parameter konfigurieren lassen, einschließlich der Gate-Schaltprofile, systemkritischen Monitore und Controller-Schnittstelleneinstellungen. Das ICT ist als kostenloser Download erhältlich.

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