全球首颗单芯片！SiC MOS瓶颈被打破？
全球首颗单芯片！SiC MOS瓶颈被打破？
众所周知，驱动电路设计是碳化硅MOS器件推广应用中的瓶颈之一，众多企业正在努力解决这一难题。
10月29日，日本东芝公司在其官网宣布，他们成功开发了“全球首颗“单芯片驱动IC，可将碳化硅驱动器的噪声降低高达51%，而且可将电机功耗降低25%。
传统驱动难题...
噪声、短路、复杂
相比IGBT和硅基MOSFET，SiC MOSFET的效率更高，功率损耗更低，可以简化散热设计，可大幅减小尺寸和降低重量。
但是，SiC MOSFET的使用也存在一些挑战，比如，当采用传统控制电路设计时，在降低功耗的同时，会出现噪声。而且，由于散热路径变短，一旦发生短路等意外事故，温度会瞬间升高，从而容易导致SiC MOSFET损坏。
传统驱动电路存在的问题
目前，业界正在研究设计专门针对SiC MOSFET的控制电路，以降低噪声。但由于不同企业的SiC MOSFET产品电压和电流状态不同，因此很难找到能够应付所有产品的最佳驱动电路。
另外，采用传统驱动电路，系统设计者需要专门去构建短路等事故检测/保护功能，一旦出现延迟，就会导致器件损坏的风险。
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东芝：
单芯片降低51%噪声
为了解决上述难题，东芝最近成功开发了全球第一颗集成了模拟和数字电路的单芯片栅极驱动器IC。
传统驱动方法要降低浪涌电压，那么在驱动电机时就会增加损耗。东芝采用该IC来驱动控制1.2kV SiC MOSFET，据测量，在不增加功耗的情况下，他们成功地将浪涌电压降低了51%（产生噪声的主要原因之一）。
同时，理论计算结果显示，使用这颗IC可以降低25%的功耗。此外，在不使用微控制器的情况下，这颗IC以2微秒的高速成功检测了事故状态。
这颗单芯片IC有多个好处......
● 首先，省去大量分立器件
过去，一个完整的碳化硅驱动电路，需要配置使用大量的半导体分立器件，例如信号转换器、存储器、运算电路和放大器电路。
东芝通过将模拟和数字电路封装在一起，用模拟电路去检测碳化硅器件的电压和电流，然后根据检测结果，用数字电路去切换控制方法。通过这个单芯片驱动IC就可以实现最佳控制效果，而无需使用大量分立器件。而且它还具有用于存储控制方法的存储器。
● 其次，改善电路
在控制过程中，可结合低速数字电路和高速模拟电路的分辨率来改善电路，仅在需要高速控制的部分使用模拟电路，就实现了等效精细控制。
● 简化短路检测
通过开发模拟波形预处理技术，仅从碳化硅器件的高速电压和电流波形中提取控制和事故检测所需的特征，就可以使用低速模数转换器进行故障检测，因此能够检测短路等事故条件，并立即保护碳化硅器件，而无需通过微控制器。
● 兼容CMOS工艺
该 IC可使用低成本CMOS工艺进行制造。
最后，东芝表示，他们的目标是在2025年将该IC投入实际使用。
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