Transphorm氮化镓元件实现5微秒短路耐受时间

Transphorm宣布利用该公司的一项专利技术,在氮化镓功率晶体管上实现了5微秒的短路耐受时间(SCWT)。这是同类产品有记录以来首次达到的成就,证明Transphorm的氮化镓元件能够满足伺服电机、工业电机和汽车动力传动系统等传统上由矽IGBT或碳化矽(SiC)MOSFET提供支援的坚固型功率逆变器所需的抗短路能力。氮化镓在这类应用领域未来五年的潜在市场规模(TAM)超过30亿美元。

与现有解决方案相比,氮化镓可以实现更高的效率和更小的尺寸,也让氮化镓成为伺服系统应用中极具吸引力的功率转换技术,为此,氮化镓必须通过该领域要求的严格的稳健性测试,其中最具挑战性的是需要承受住短路冲击,当发生短路故障时,元件必须在大电流和高电压并存的极端条件下正常运行。系统检测到故障并停止操作有时可长达几微秒时间,在此期间,元件必须能承受故障带来的冲击。

此项目的开发得到了安川电机公司的支持。安川电机公司技术部基础研发管理部经理Motoshige Maeda说,如果功率半导体元件不能承受短路,那麽系统本身很可能发生故障。业界曾经有一种根深蒂固的看法,认为在类似上述重型电源应用中,氮化镓功率晶体管无法满足短路耐受要求。安川电机与Transphorm合作多年,认为这种看法毫无根据,这次也证明该公司观点是正确的。

这项短路技术已在Transphorm新设计的一款15mΩ 650V氮化镓元件上进行验证。值得注意的是,在50kHz的硬开关条件下,元件的峰值效率达到99.2%,最大功率为12Kw,不仅展示了元件的优良性能和高可靠性,也符合高温高电压应力规格要求。

Transphorm联合创始人兼首席技术官Umesh Mishra表示,标准的氮化镓元件只能承受持续时间为几百分之一奈秒的短路,这对於故障检测和安全关断操作来说太短了。凭借Transphorm的cascode架构和关键专利技术,在不增设外部组件的情况下,实现了将短路耐受时间延长至5微秒,进而保持元件的低成本和高性能特点。

对SCWT成果的完整介绍、演示分析以及更多的相关内容,将在明年的大型电力电子会议上发表。

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