Gate-Treiber für SiC MOSFETs
Aufgrund der Energiewende und der damit verbundenen Nachfrage an Elektromobilität ist in diesem Bereich Leistungselektronik gefragt. Bei dem Inverter handelt es sich um die Leistungselektronik zum Antrieb des elektrischen Motors. Die Anforderung ist im Wesentlichen das Erzeugen einer Wechselspannung, die in Frequenz, Spannung und Winkel variabel ist. Ein großes Verbesserungspotential liegt in der Steigerung der Umrichtereffizienz und somit der Reduzierung von Wärmeverlusten und Erweiterung der Reichweite.
Aktive Gate-Treiber-Netzwerke (Vin Loong Choo)
Wide-Bandgap Leistungshalbleiterbauelemente wie z.B. Siliziumkarbid (SiC) MOSFETs ermöglichen höhere Schaltfrequenzen und geringere Schaltverluste bei höheren Betriebsspannungen- und strömen. Die hohen Schaltgeschwindigkeitenführen jedoch zu Überschwingern und parasitären Schwingungen, die wiederum zu erhöhten Verlusten und zu elektromagnetischen Störungen führen. Dies begrenzt die tatsächlich mögliche Schaltgeschwindigkeit. Um die Vorteile von SiC MOSFETs besser nutzen zu können, wird ein aktives Gate-Treiber-Netzwerk benötigt, welches eine Modulation des Gate-Source Signales ermöglicht. Dadurch können schnelle Schaltgeschwindigkeiten als auch geringere Überschwinger und parasitäres Schwingen realisiert werden.
Zustandsüberwachung mit digitalem Zwilling
Zur Überwachung und Regelung von Leistungselektronik wird ein kompakter digitaler Zwilling von SiC MOSFETs abgeleitet, welcher über die am Gate-Treiber angesiedelte, fortschrittliche Messtechnik mit weiteren Informationen versorgt wird. Anhand von den Messdaten und den Prognosen des digitalen Zwillings können Prognostic Health Management (PHM)-Funktionen während des Betriebs den sicheren Betriebsbereich kalkulieren, um das volle Potenzial von SiC MOSFETs auszuschöpfen.
- Messung von Betriebszuständen zur Überwachung des Abstandes der Arbeitspunktes zum sicheren Betriebsbereich (Safe Operating Area)
- Entwicklung von schnellschaltenden Systemen mit Wide-Bandgap SiC Transistoren
- Erstellung einer Doppelpulsmessung zur Validierung und Verifikation des Schaltverhaltens einer induktiven Last
- Entwicklung von modulierten Gate-Treibersignalen für schnellschaltende Systeme
- Einbettung des iFF-Verfahrens zur Reduzierung der Schaltverluste
Kontakt
Publikationen
Choo, V.L.; Pfost, M.: A Variable Gate Resistance SiC MOSFET Driver Network to Mitigate Overshoot and Parasitic Ringing, International Exhibition and Conference for Power Electronics, Intelligent Motion, Renewable Energy and Energy Management (PCIM Europe 2023), Nürnberg, Germany, 05.2023, DOI: 10.30420/566091153