所有類(lèi)型的電動(dòng)汽車(chē)（EV）的高功率、高電壓要求，包括電動(dòng)公交車(chē)和其他電子交通電源系統(tǒng)，需要更高的碳化硅（SiC）技術(shù)來(lái)取代舊的硅FET和IGBT。安全高效地驅(qū)動(dòng)這些更高效的SiC器件可以使用數(shù)字而不是模擬柵極驅(qū)動(dòng)器來(lái)實(shí)現(xiàn)，許多非汽車(chē)或非車(chē)輛應(yīng)用將受益。

電動(dòng)汽車(chē)預(yù)測(cè)加速

改進(jìn)的電池技術(shù)、降低的電池制造成本和政府減少二氧化碳排放的目標(biāo)加速了向全電動(dòng)汽車(chē)的轉(zhuǎn)變。根據(jù)Yole Développement的數(shù)據(jù)，到2年，EV/混合動(dòng)力汽車(chē)（HEV）市場(chǎng)將超過(guò)41萬(wàn)輛，復(fù)合年增長(zhǎng)率（CAGR）為2026%。這意味著從耗油的內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)向更清潔的電動(dòng)汽車(chē)的加速過(guò)渡。

由于電動(dòng)汽車(chē)的增長(zhǎng)，Yole預(yù)測(cè)，電動(dòng)汽車(chē)/HEV功率控制和轉(zhuǎn)換中的功率碳化硅（SiC）器件有望在1年以5%的復(fù)合年增長(zhǎng)率增長(zhǎng)超過(guò)2025億美元。SiC功率器件和改進(jìn)的電池技術(shù)可用于其他車(chē)輛，如電動(dòng)火車(chē)、公共汽車(chē)、越野和其他電動(dòng)汽車(chē)，以及非車(chē)輛充電和其他將受益于汽車(chē)電動(dòng)汽車(chē)增長(zhǎng)的非汽車(chē)應(yīng)用。

碳化硅電源轉(zhuǎn)型

作為一種寬帶隙材料，SiC具有很強(qiáng)的物理鍵，可提供高機(jī)械、化學(xué)和熱穩(wěn)定性，并且可以在比硅更高的結(jié)溫下使用。

其中一個(gè)設(shè)計(jì)權(quán)衡是SiC MOSFET的關(guān)斷時(shí)間，它非常短。當(dāng)關(guān)斷速率較高時(shí)，高di/dt會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的電壓尖峰。其他挑戰(zhàn)包括噪聲、短路、過(guò)壓和過(guò)熱。雖然這會(huì)使柵極驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì)復(fù)雜化，但設(shè)計(jì)良好的柵極驅(qū)動(dòng)器可以進(jìn)一步降低損耗，并簡(jiǎn)化SiC實(shí)現(xiàn)和設(shè)計(jì)導(dǎo)入。

驅(qū)動(dòng)碳化硅柵極

傳統(tǒng)的模擬柵極驅(qū)動(dòng)器對(duì)于SiC的響應(yīng)時(shí)間要求來(lái)說(shuō)速度很慢，并且很難修改以獲得所需的操作和性能。相比之下，數(shù)字柵極驅(qū)動(dòng)器或柵極驅(qū)動(dòng)器內(nèi)核可以解決這些問(wèn)題，并解決噪聲、短路、過(guò)壓、過(guò)熱和其他設(shè)計(jì)問(wèn)題。Microchip的AgileSwitch? 2ASC-12A2HP是一款符合生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)的1200V數(shù)字柵極驅(qū)動(dòng)器，允許設(shè)計(jì)人員安全可靠地驅(qū)動(dòng)SiC MOSFET。驅(qū)動(dòng)器的軟件可配置增強(qiáng)切換?技術(shù)提供多級(jí)控制和保護(hù)，以確保安全可靠的操作。

柵極驅(qū)動(dòng)器具有兩種獨(dú)立的工作模式，可在發(fā)生故障時(shí)提供高效的正常工作和安全關(guān)斷，每種模式均可配置?？梢?xún)?yōu)化正常工作，以獲得最佳電壓過(guò)沖和開(kāi)關(guān)損耗性能。觸發(fā)時(shí)，故障操作可快速安全地關(guān)閉設(shè)備。在犧牲一些開(kāi)關(guān)損耗的同時(shí)，此過(guò)程使器件免于災(zāi)難性故障。

制造與購(gòu)買(mǎi)：輕松過(guò)渡

雖然許多設(shè)計(jì)人員對(duì)設(shè)計(jì)硅IGBT驅(qū)動(dòng)器充滿(mǎn)信心，但碳化硅驅(qū)動(dòng)器存在問(wèn)題。對(duì)于新的SiC設(shè)計(jì)，特別是那些從基于IGBT的轉(zhuǎn)換器遷移的設(shè)計(jì)，學(xué)習(xí)曲線是尖銳的、昂貴的和漫長(zhǎng)的。數(shù)字柵極驅(qū)動(dòng)器板具有可用的設(shè)計(jì)工具，可最大限度地縮短學(xué)習(xí)曲線，并提供生產(chǎn)就緒型解決方案。

借助智能可配置工具（ICT），設(shè)計(jì)人員無(wú)需拿起烙鐵即可更改數(shù)字柵極驅(qū)動(dòng)器的控制參數(shù)。 調(diào)試系統(tǒng)級(jí)問(wèn)題可能非常困難。使用 PICT 4 或 MPLAB，可以在應(yīng)用程序中重新配置驅(qū)動(dòng)程序中的性能功能，從而簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)并加快開(kāi)發(fā)時(shí)間。

大多數(shù)模擬柵極驅(qū)動(dòng)器無(wú)法精確定位故障位置。借助ICT，新的數(shù)字門(mén)驅(qū)動(dòng)器可以。該軟件工具允許用戶(hù)在各種檢查點(diǎn)打開(kāi)或關(guān)閉故障，以專(zhuān)注于問(wèn)題。

更多開(kāi)發(fā)工具

該柵極驅(qū)動(dòng)器內(nèi)核與使用參考模塊適配器板的各種微芯片 SiC 模塊兼容，還具有增強(qiáng)型開(kāi)關(guān)加速開(kāi)發(fā)套件 （ASDAK），其中包括柵極驅(qū)動(dòng)器、模塊適配器板、編程套件和碳化硅 MOSFET 模塊的 ICT 軟件。

合格的解決方案

符合生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)的柵極驅(qū)動(dòng)器滿(mǎn)足嚴(yán)格的運(yùn)輸行業(yè)要求，包括平均故障間隔時(shí)間 （MTBF）、沖擊和振動(dòng)以及溫度循環(huán)。

邁向更清潔、更安全、更高效的駕駛

對(duì)于需要高功率（20 kW 或更高）和高達(dá) 1.2 kV 電壓的電子運(yùn)輸應(yīng)用，帶有數(shù)字柵極驅(qū)動(dòng)器的 SiC 器件可提供效率優(yōu)勢(shì)。這意味著各種應(yīng)用中的電動(dòng)汽車(chē)推進(jìn)、轉(zhuǎn)換和充電應(yīng)用，包括公共汽車(chē)、卡車(chē)、手推車(chē)、重型車(chē)輛、火車(chē)及其基礎(chǔ)設(shè)施，都可以從這種新的設(shè)計(jì)方法中受益。

審核編輯：郭婷