碳化硅（SiC）器件在電力電子領域中因其高效、高溫和高頻特性而被廣泛應用。尤其在電動汽車、光伏逆變器、高壓電源、工業(yè)電機驅(qū)動等對功率密度、轉(zhuǎn)換效率以及工作環(huán)境有較高要求的應用場景中，碳化硅器件展現(xiàn)出了優(yōu)越的性能。為更充分地發(fā)揮碳化硅器件的優(yōu)勢，釋放碳化硅在高功率應用中的潛力，如何處理好短路問題成為了行業(yè)關注的重點。

日前，博世汽車電子高級現(xiàn)場應用工程師趙瑞，在行家說“新型功率半導體與新能源應用高峰論壇”上發(fā)表了“車規(guī)級SiC產(chǎn)品特點及短路保護”的主題演講。趙瑞重點介紹了博世半導體的功率器件產(chǎn)品，及其逆變器在短路工況下的應用。

SiC因其自身材料特性，短路時間較短，如何更好地保護SiC模塊成為了工程師的一大難題。博世量產(chǎn)的逆變器圍繞這一問題給出了解決方案：

趙瑞指出，博世電控通過使用博世PM6模塊（內(nèi)置博世SiC一代芯片）加博世EG120驅(qū)動這一套“組合拳”的形式，實現(xiàn)了系統(tǒng)上短路時間小于1.3us。

需要明確的是，tscwt短路時間是基于AQG324標準定義的。短路時間選取的基本原則遵循：在保證不發(fā)生誤觸發(fā)的前提下，短路時間越短越好。

具體可以拆分成以下幾個時間：

1ton開通時間，建議選取正常開通過程中最慢的瞬間，博世選取430ns

2tblank空白時間，包含開通時間，設計冗余和比較器延時時間，博世選取430+332=762ns

3tdelay延時時間，指驅(qū)動器傳播延時時間，與驅(qū)動器自身參數(shù)相關，博世驅(qū)動器125ns

4toff 關斷時間，博世選取350ns

因此，tscwt≈762ns+125ns+350ns<1.3us。

通過在系統(tǒng)上盡可能減少短路時間，能夠更好地保護SiC芯片，減少芯片熱量積累，降低損壞風險，讓功率系統(tǒng)具有更高的可靠性和安全性。

趙瑞還介紹道，博世針對SiC的產(chǎn)品線豐富，不僅提供SiC裸片，還提供SiC單管和SiC模塊。博世的SiC裸片產(chǎn)品包含1200V與750V兩種規(guī)格，單管和模塊能夠根據(jù)整車廠、一級系統(tǒng)商對于芯片布局、電氣性能和工藝方面的需求進行靈活定制。

對比第一代產(chǎn)品，博世第二代SiC裸片實現(xiàn)了以下改進：

1大幅降低了高溫Rds(on)以及Rds(on)和溫度耦合系數(shù)=>提高模塊的出流能力

2降低了米勒電容=>減少串擾開通的風險

3改善了二極管開關特性=>MOSFET可以實現(xiàn)更快的開通

4芯片內(nèi)置5.5Ω Rgint=>更易于多芯片并聯(lián)及實現(xiàn)模塊降本

5更大的門級Pad尺寸=>易于門級打線

博世是碳化硅領域的先驅(qū)，也是全球為數(shù)不多的生產(chǎn)和銷售自有碳化硅功率半導體的汽車零部件供應商之一，具備從碳化硅研發(fā)、生產(chǎn)到檢測的全流程。憑借豐富的研究經(jīng)驗，博世將助力客戶實現(xiàn)更強大可靠的汽車功率系統(tǒng)。