使用SiC 功率堆栈参考设计，来加速电动汽车高压系统的开发

电动汽车和可再生能源系统的电源管理解决方案必须降低性能和成本，同时还要缩短开发时间。电动汽车设计师(EV)、商业运输、可再生能源和存储系统现在可以极大地受益于碳化硅堆栈解决方案，该解决方案可提高性能并降低成本，同时将上市时间缩短最多六个月。由于 Microchip Technology 与 Mersen 之间签署的合作协议，Mersen 成为可能，Mersen 是一家全球电源管理解决方案提供商，服务于包括电动汽车和储能在内的多个行业。美尔森的 150 千伏安 (kVA) 三相碳化硅功率堆栈参考设计为系统设计人员提供了完整、紧凑、高功率的碳化硅解决方案，无需单独的设备采购、测试和鉴定。

参考设计

参考设计包括 Microchip 的 SiC 电源模块和数字栅极驱动器，以及 Mersen 的汇流条、保险丝、电容器和热管理，集成在一个高性能堆栈参考设计中。基于 Microchip 的 1200V MSCSM120AM042CD3AG 碳化硅 MOSFET 和 AgileSwitch 2ASC-12A1HP 数字栅极驱动器，该参考设计使工程师能够使用为其应用预先设计的套件快速开发高压系统——将上市时间最多缩短六个月。

“我们与 Merson 所做的就是我所说的一切电气化的一个很好的例子。它类似于物联网，其中一切都以数字方式连接，但现在我们看到一切都以电力方式连接，”Microchip 产品营销技术主管工程师 Perry Schugart 说。

针对电动汽车应用的电源解决方案变得越来越紧凑，并且有更高的性能需求。能够将所有这些功能集成到一个封装中，使该参考设计成为一个一体化评估系统，可帮助设计人员避免采购单个零件，通过可靠性降低风险，并帮助缩短上市时间。

功率堆栈参考设计提供 16 千瓦每升 (kW/l) 的功率密度、在 130°C 的结温Tj下的 98% 峰值效率和高达 20 千赫 (kHz) 的开关频率。基于 Microchip 的 SiC MOSFET 和 AgileSwitch 系列可配置数字栅极驱动器，该参考设计允许设计人员从 700V 和 1200V 选项中进行选择，电流高达 750A。

Microchip 还提供模块结构选择，包括底板材料、直接键合铜 (DBC) 陶瓷材料和芯片贴装方法。Microchip 的内部碳化硅管芯生产与低电感功率封装相结合，能够制造出高效、紧凑和可靠的最终产品。

“如果我们采用高性能裸片，并将其放入现有封装中，寄生电感会消耗该裸片的性能。但如果我们优化封装，使那些寄生电感低得多，我们就可以更努力地推动芯片。”Perry Schugart 说。

Microchip 还是集成电源解决方案的供应商，与客户合作提供更高级别的集成，以满足他们的特定需求。在这个领域，Microchip 的最大差异化因素是可配置的数字栅极驱动器。由于碳化硅可以以非常高的频率开关，因此我们需要一种适当的方法来驱动 SiC MOSFET。

“这是我们真正需要一种更好的开门方式的地方。我们的数字栅极驱动器允许您调制米勒平台周围的栅极电荷，这样您就可以消除电路中出现问题的一些过压或振铃”，Perry Schugart 说。

Microchip 的新一代栅极驱动器允许您在打开和关闭时执行他们所谓的增强开关。根据 Schugart 的说法，如果我们拿一个设备并用模拟驱动器将其关闭，我们可能会遇到相当多的过电压。然而，通过使用阶梯式方法，可以将该过压从超过 750V 降至低于 715V。这种技术允许您定制碳化硅器件的性能，而不会降低它的速度。通过步进电压，不仅可以降低电压过冲，还可以降低关断能量。正如 Schugart 所说，如果我们能够降低半导体器件上的电压应力和热应力，就可以提高其长期可靠性。

“栅极驱动器的设计并非易事。做这件事需要相当多的专业知识和相当多的知识。我们将数字栅极驱动器集成到电源参考设计中的想法使设计人员能够将新设计的电源系统推向市场至少节省六个月，”Perry Schugart 说。

在应用方面，电源组参考设计可用于任何类型的电源转换系统，例如 AC-DC、DC-DC 或 DC-AC。它适用于许多不同的应用，例如储能、微电网、电动汽车和充电器。如今，充电开始大功率化，之前的单相充电器，现在要变成三相充电器，适用于卡车、大巴等车辆等大型车辆。

Microchip 的智能配置工具 (ICT) 支持 AgileSwitch 2ASC-12A1HP 1200V 双通道数字栅极驱动器和下一代 2ASC-12A2HP，该开发工具允许工程师配置相关的栅极驱动器参数，包括栅极开关配置文件、系统关键监视器和控制器接口设置。可免费下载的 ICT 工具可帮助用户节省开发时间。

除了 Mersen 的电源堆栈参考设计中的产品外，Microchip 还是其他碳化硅电源解决方案的供应商，包括 650V 至 1700V 的 MOSFET 和肖特基势垒二极管系列，提供裸片和各种分立和多芯片模块封装. 这些器件与全面的微控制器 (MCU)、模拟和 MCU 外设以及通信、无线和安全技术产品组合完美搭配，为许多应用的系统设计人员提供经过验证的整体系统解决方案。

“我们非常灵活，会关注客户的需求。我们希望将碳化硅推向最高性能水平，通过使用我们的开发工具包，客户可以更快地进入市场，从而使他们能够更快地开始收入流，”Perry Schugart 说。