Schutz für SiC-Leistungsmodule
RC-Snubber reduziert Schaltverluste
Melexis stellt mit dem MLX91299 einen RC-Snubber auf Siliziumbasis vor, der die Leistungsfähigkeit von Siliziumkarbid-/SiC-Leistungsmodulen verbessert. Er bietet ein hohes Maß an Integration und unterstützt Hochvoltanwendungen in Fahrzeugen und in der Industrie.
Die zunehmende Verbreitung von SiC-Leistungsmodulen in Fahrzeug- und Industrieanwendungen spiegelt die steigende Nachfrage nach hocheffizienten Leistungsmodulen für hohe Spannungen wider. SiC-Bauelemente arbeiten mit schnellen Schaltgeschwindigkeiten und erhöhten Spannungen und sind daher anfällig für Spannungsspitzen, hochfrequente Schwingungen und parasitäre Effekte. Diese können zu Motorlast-Leckströmen, lokaler Erwärmung und elektrischer Belastung führen, was die Zuverlässigkeit des Moduls und die Effizienz des Systems erheblich beeinträchtigt. Ein RC-Snubber mindert diese Effekte. Erste Messungen von Melexis zeigen, dass der RC-Snubber die Schaltverluste um bis zu 50 Prozent reduziert. Er verbessert somit die Systemeffizienz, optimiert die Leistungsdichte sowie das Wärmemanagement und reduziert die Kosten für die Stückliste (BoM).
Der RC-Snubber von Melexis ist ein Schutzvorrichtung auf Siliziumbasis, der einen Widerstand und Kondensator integriert und kompakten Schutz vor Transienten bietet. Er wurde für den Einbau in Hochvolt-Leistungsmodulen entwickelt und folgt standardmäßigen Integrationsansätzen, die mit SiC-Bauelementen kompatibel sind. Material und Formfaktor ermöglichen eine präzise Integration in bestehende Leistungsmodul-Layouts, verbessern die Herstellbarkeit, reduzieren die Montagekomplexität und gewährleisten konsistente Leistungsfähigkeit aller Bauelemente.
Der RC-Snubber verringert die Hochgeschwindigkeitseffekte von WBG-Halbleitern, darunter Spannungstransienten und parasitäre Schwingungen. Damit verbessert er auch die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV), was lokale Spannungsspitzen verhindert, die sonst SiC-Bauelemente belasten. Langfristige Zuverlässigkeit bei höheren Schaltfrequenzen ist somit laut Unternehmensangabe garantiert. Durch seine kompakte Integration in Leistungsmodule mit einer rückseitigen Metallisierung, die mit Sinter- und Lötprozessen kompatibel ist, kann er die gleichen Wärmeableitungskanäle wie SiC-Komponenten nutzen. Dies minimiert Hotspots und sorgt für eine konstante Modulleistung auch bei SiC-Übergangstemperaturen von bis zu 200 °C.
Mit einer Durchbruchspannung von >1500 V eignet er sich für Traktionswechselrichter, Bordladegeräte, DC/DC-Wandler und andere Hochvoltanwendungen in Fahrzeugen und industriellen Systemen. Sein Design reduziert den Kühlungs- und Materialbedarf, indem es die Wärmeableitung bei einer bestimmten Ausgangsleistung senkt, oder alternativ eine höhere Leistungsdichte ermöglicht und die Transistoranzahl innerhalb des gleichen Wärmebudgets optimiert. Dabei wird eine zuverlässige elektrische und thermische Leistung aufrechterhalten.
Der MLX91299 ist der erste Baustein einer Reihe von Schutzvorrichtungen von Melexis und wurde bereits von ausgewählten Kunden validiert. Muster stehen ab sofort zur Evaluierung zur Verfügung. Die Serie wird erweitert, um eine Vielzahl von Hochvoltanwendungen zu unterstützen.
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