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[试用分享] 【罗姆第4代SiC MOSFET半桥评估板试用】分析测试

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2025-1-14
发表于 2025-1-14 10:34:36 | 显示全部楼层 |阅读模式
一、        SCT4018KE电气属性简述
1.        低导通电阻特性:典型值为18 mΩ(V_GS = 15 V, I_D = 20 A),这意味着它在导通状态下电阻很低,有助于减少功耗。相较于以往产品,导通电阻降低了约40%,这有助于实现更低的功耗和更高的效率。


2.        阈值电压特性:约为2.5 V到4.5 V,定义了器件开始导通所需的最小栅极-源极电压。


3.        最大漏极-源极电压特性:额定值为1200 V,表明其耐压能力。


4.        漏极-源极漏电流特性:在V_DS = 1200 V时,漏电流非常低,通常在微安级别,展示了其关断状态的良好绝缘性能。


5.        开关特性:上升时间 (t_r) 和 下降时间 (t_f):均较短,意味着开关速度快,减少了开关损耗。较低的门电荷值有助于减少开关损耗和提高开关频率。开关损耗减少了约50%,提高了开关性能,减少了能量损失。


6.        短路耐受时间特性:在规定的条件下,能够承受短路的时间比较长,增强了器件的可靠性。


7.        雪崩鲁棒特性:能够承受的雪崩能量较高,表明其在过载或异常条件下的鲁棒性。
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图1. SCT4018KEC11元器件效果图


综上所述,使得SCT4018KE适用于高频、高效率和高功率的应用场景,如电源转换、太阳能逆变器、车载充电器等。


二、        P04SCT4018KE-EVK-001板载简要分析


这部分主要是参照产品使用说明书简要概括。参考下面实拍图和原理结构图。这里例举在HS侧上的MOSFET的双脉冲试验。更多测试试验请参考第4代SiC MOSFET评估板 使用说明书
13.png
图2. P04SCT4018KE-EVK-001电路板图
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图3. P04SCT4018KE-EVK-001原理结构图


准备好MOSFET接入到HS侧,按照图例给板载电源进行供电。可以看到结构图上需要两组电源,这里小编由于设备有限就拆解了一组电源线,一组12V给电源供电,另一组是可调节的开关电源,然后分别进行供电试验。
15.png
图4.供电电源图


关于信号发生器,小编也限于局限与没有设备,但是按照说明书讲的高电平只需要产生一个+5V的电压输出就好了,于是这里采用了一个STC12C5A60S2的单片机产生一个可调节的PWM波形,作为提供给板子一个信号发生器。然后参照使用说明,准备好脉冲发生器,将 CLK 信号连接到HS侧脉冲信号端子。将控制用 12V 电源连接到12V电源接入端子,将开关电源接入HVdc和PGND,然后上电开启测试。


三、        简要分析测试结果
我们在MOSFET的S极接入示波器,按照手册上的计算公式:流经电感(L)的最大电流 ID(peak)可以用以下公式进行概算:
ID(PEAK) ≒ HVdc/L*TDP_TTL [A]
HVdc: 印加电压[V]
L: 电感值[μH]
TDP_TTL: 双脉冲信号的总时间[μs]


通常,双脉冲信号是单发信号,但是周期性地进行印加时,需要充分地确保电感电流 I D(PEAK)的复位时间。复位电压只有续流二极管的正向电压 VF 部分、所以可以通过TRST = ID(PEAK)*L/VF [μs]。掌握大概时间,确保 2 倍左右的复位时间 TRST。另外,虽然不需要散热片,但如果要反复进行双脉冲测试,则需要注意续流二极管的温度上升。


最后采集相应的波形数据,如下图所示:
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图5. 漏源电压测试数据结果图
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图6. 门-源电压测试数据结果图



与官网数据手册给出的数据表做参照几乎完全吻合,因此这里摘用官网数据进行展示,更加相应的直观。


四、        测试小结


SCT4018KEC11在测试中表现出色,显示出其在高效能、低损耗电源转换中的潜力。其低导通电阻和高开关频率适合用于高频、低能耗的应用场景,如电动车充电桩、太阳能逆变器和高效电源供应器等。然而,为了充分发挥其性能,应注意PCB设计中的热管理和EMI抑制。


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