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Mit steigenden Schaltfrequenzen und der zunehmenden Verbreitung von SiC-MOSFETs stellt die Gate-Ansteuerung auf der High-Side eine wichtige Herausforderung bei der Entwicklung dar. Die potentialfreie Spannungsquelle eines SiC-MOSFETs auf der High-Side kann mehrere hundert Volt erreichen, weshalb das Gate deutlich über das Source-Potential hinaus angesteuert werden muss.

Eine Bootstrap-Schaltung bietet eine einfache und kostengünstige Lösung. Das Herzstück dieser Schaltung ist jedoch die Bootstrap-Diode - und die Auswahl der richtigen Diode ist entscheidend für einen schnellen und zuverlässigen Betrieb.

 

Hochspannungs-SiC-Leistung in einem kompakten Gehäuse

Die SI02C120SMA von Diotec ist eine 2 A / 1200 V Siliziumkarbid-Schottky-Diode im kompakten DO-214AA (SMA)-Gehäuse.

Sie wurde für Hochfrequenz-Schaltanwendungen entwickelt und vereint folgende Eigenschaften:

• 1200 V Sperrspannungsfestigkeit für anspruchsvolle Hochspannungsanwendungen
• 2 A Durchlassstrom mit hoher wiederholbarer Spitzenstromfestigkeit
• Extrem niedrige Sperrrückladung für schnelles, effizientes Schalten
• Geringe Eigen-Sperrschichtkapazität zur Minimierung unerwünschter kapazitiver Kopplung

Aufgrund dieser Eigenschaften eignet sich die SI02C120SMA besonders gut als Bootstrap-Diode für High-Side-SiC-MOSFET-Gate-Treiber.

 

Schnelleres Aufladen des Bootstrap-Kondensators

Der Hochfrequenzbetrieb stellt hohe Anforderungen an die Bootstrap-Schaltung. Der Bootstrap-Kondensator muss während der verfügbaren Low-Side-Stromflussdauer schnell wieder aufgeladen werden, während die Diode periodischen Spitzenladeströmen standhalten muss.

Dank der hohen Spitzenstromfähigkeit der SI02C120SMA können Entwickler je nach Anwendung den Bootstrap-Widerstand reduzieren oder ganz weglassen. Dadurch wird die Impedanz des Ladepfads verringert, was ein schnelleres Laden und Entladen des Bootstrap-Kondensators ermöglicht und somit eine größere Flexibilität für den Betrieb mit hohen Frequenzen und hohen Einschaltdauern bietet.

 

Reduziertes Schwingen und EMI

SiC-MOSFETs ermöglichen extrem schnelle Schaltvorgänge, doch ihr hoher dv/dt-Wert kann auch unerwünschtes Schwingen und EMI in die Gate-Treiberschaltung einbringen.

Dank ihrer geringen Sperrschichtkapazität und ihres nahezu verzögerungsfreien Sperrverhaltens trägt die SI02C120SMA dazu bei, parasitäre Strompfade und Schaltstörungen zu minimieren. Dies kann zu saubereren Gate-Ansteuerungssignalen beitragen und das Risiko einer durch EMI verursachten Fehlauslösung der Unterspannungsabschaltung (UVLO) verringern.

 

Eine überlegene Alternative zu ultraschnellen Siliziumdioden

Zwar werden in Bootstrap-Schaltungen üblicherweise konventionelle Siliziumdioden mit Standard-Sperrerholverhalten eingesetzt, besonders in Hochspannungsanwendung, doch kann deren Sperrverzögerungsverhalten mit steigender Schaltgeschwindigkeit und Spannung zunehmend problematisch werden.

Die SiC-Schottky-Technologie der SI02C120SMA macht das Ausräumen der Minoritätsladungen beim Ausschalten überflüssig und ermöglicht so ein extrem schnelles Schalten mit minimalem Sperrverzug.

Für Entwickler, die die Leistung von hochfrequenten SiC-Leistungswandlern maximieren möchten, bietet die SI02C120SMA eine kompakte, hochspannungs- und hochgeschwindigkeitsfähige Lösung für einen zuverlässigen Bootstrap-Betrieb.

 

Merkmale

• Hohe Sperrspannungsfestigkeit
• Nahezu keine Schaltverluste
• Geringer Sperrleckstrom
• Hochfrequenzschaltung mit hohem Wirkungsgrad
• Kompaktes SMA-Gehäuse

Anwendungen

• Hilfsstromversorgung
• Solarwechselrichter
• Stromversorgungen für die Telekommunikation
• Leistungsfaktorkorrekturfilter

Spezifikationen

• 2 A mittlerer Durchlassstrom bei 160 °C (IFAV)
• 1200 V periodische Spitzensperrspannung (VRRM)
• Typische Durchlassspannung 1,40 V bei 2 A und 25 °C (VF)
• Typischer Sperrstrom: 2 µA bei 1200 V und 175 °C (IR)
• Gesamtkapazitätsladung: 16 nC bei 800 V, 2 A, 200 A/µs (QC)
• Gehäuseform: DO-214AC (SMA)