碳化硅（SiC）技术取代旧的硅FET和IGBT

所有类型的电动汽车（EV）的高功率、高电压要求，包括电动公交车和其他电子交通电源系统，需要更高的碳化硅（SiC）技术来取代旧的硅FET和IGBT。安全高效地驱动这些更高效的SiC器件可以使用数字而不是模拟栅极驱动器来实现，许多非汽车或非车辆应用将受益。

电动汽车预测加速

改进的电池技术、降低的电池制造成本和政府减少二氧化碳排放的目标加速了向全电动汽车的转变。根据Yole Développement的数据，到2年，EV/混合动力汽车（HEV）市场将超过41万辆，复合年增长率（CAGR）为2026%。这意味着从耗油的内燃机汽车向更清洁的电动汽车的加速过渡。

由于电动汽车的增长，Yole预测，电动汽车/HEV功率控制和转换中的功率碳化硅（SiC）器件有望在1年以5%的复合年增长率增长超过2025亿美元。SiC功率器件和改进的电池技术可用于其他车辆，如电动火车、公共汽车、越野和其他电动汽车，以及非车辆充电和其他将受益于汽车电动汽车增长的非汽车应用。

碳化硅电源转型

作为一种宽带隙材料，SiC具有很强的物理键，可提供高机械、化学和热稳定性，并且可以在比硅更高的结温下使用。

其中一个设计权衡是SiC MOSFET的关断时间，它非常短。当关断速率较高时，高di/dt会导致严重的电压尖峰。其他挑战包括噪声、短路、过压和过热。虽然这会使栅极驱动器的设计复杂化，但设计良好的栅极驱动器可以进一步降低损耗，并简化SiC实现和设计导入。

驱动碳化硅栅极

传统的模拟栅极驱动器对于SiC的响应时间要求来说速度很慢，并且很难修改以获得所需的操作和性能。相比之下，数字栅极驱动器或栅极驱动器内核可以解决这些问题，并解决噪声、短路、过压、过热和其他设计问题。Microchip的AgileSwitch® 2ASC-12A2HP是一款符合生产标准的1200V数字栅极驱动器，允许设计人员安全可靠地驱动SiC MOSFET。驱动器的软件可配置增强切换™技术提供多级控制和保护，以确保安全可靠的操作。

栅极驱动器具有两种独立的工作模式，可在发生故障时提供高效的正常工作和安全关断，每种模式均可配置。可以优化正常工作，以获得最佳电压过冲和开关损耗性能。触发时，故障操作可快速安全地关闭设备。在牺牲一些开关损耗的同时，此过程使器件免于灾难性故障。

制造与购买：轻松过渡

虽然许多设计人员对设计硅IGBT驱动器充满信心，但碳化硅驱动器存在问题。对于新的SiC设计，特别是那些从基于IGBT的转换器迁移的设计，学习曲线是尖锐的、昂贵的和漫长的。数字栅极驱动器板具有可用的设计工具，可最大限度地缩短学习曲线，并提供生产就绪型解决方案。

借助智能可配置工具（ICT），设计人员无需拿起烙铁即可更改数字栅极驱动器的控制参数。 调试系统级问题可能非常困难。使用 PICT 4 或 MPLAB，可以在应用程序中重新配置驱动程序中的性能功能，从而简化设计并加快开发时间。

大多数模拟栅极驱动器无法精确定位故障位置。借助ICT，新的数字门驱动器可以。该软件工具允许用户在各种检查点打开或关闭故障，以专注于问题。

更多开发工具

该栅极驱动器内核与使用参考模块适配器板的各种微芯片 SiC 模块兼容，还具有增强型开关加速开发套件 （ASDAK），其中包括栅极驱动器、模块适配器板、编程套件和碳化硅 MOSFET 模块的 ICT 软件。

合格的解决方案

符合生产标准的栅极驱动器满足严格的运输行业要求，包括平均故障间隔时间 （MTBF）、冲击和振动以及温度循环。

迈向更清洁、更安全、更高效的驾驶

对于需要高功率（20 kW 或更高）和高达 1.2 kV 电压的电子运输应用，带有数字栅极驱动器的 SiC 器件可提供效率优势。这意味着各种应用中的电动汽车推进、转换和充电应用，包括公共汽车、卡车、手推车、重型车辆、火车及其基础设施，都可以从这种新的设计方法中受益。

审核编辑：郭婷