Два SiC-ключа уместили в один Q-DPAK для переменного тока
У силового MOSFET есть неприятная для AC-коммутации привычка: закрытый канал всё ещё имеет body diode. Один транзистор поэтому не станет полноценным размыкателем линии, где напряжение и ток меняют полярность. Схемотехник ставит два ключа последовательно навстречу друг другу, чтобы их диоды перекрыли оба направления. Эта пара появляется в твердотельных выключателях, матричных преобразователях и силовых узлах бортовых зарядников.
Пара, которую обычно рисуют на схеме
Infineon перенесла такую пару внутрь одного 750-вольтового CoolSiC G2 BDS в корпусе Q-DPAK с отводом тепла через верхнюю сторону. Внутри находятся два SiC-кристалла с общим drain; их каналы управляются независимо. При выключенных транзисторах встречные диоды не дают току пройти ни в одном направлении. При открытых каналах ток может идти через ключ в обе стороны. Это двухкристальная сборка, а не единый «двунаправленный транзистор» на одном кристалле.
В обычной реализации два дискретных корпуса требуют силовой разводки между собой, двух посадочных мест и отдельного расчёта токовой петли. Здесь общая точка стоков уже спрятана внутри корпуса. Плата получает меньше соединений в силовом пути, однако два затвора никуда не исчезают: для безопасной коммутации по-прежнему нужны раздельное управление, правильная последовательность переключений и защита от короткого замыкания.
Тепло выходит вверх
Тепло выходит вверх
Верхнеохлаждаемый Q-DPAK особенно уместен там, где нижняя сторона платы занята толстой медью, изоляцией или соседними силовыми узлами. Тепло можно вести от корпуса к радиатору или холодной плите, не превращая PCB в единственный теплоотвод. Одновременно два кристалла делят компактный корпус и его тепловой маршрут. Выигрыш по температуре перехода зависит от режима, площади контакта с охладителем и того, как оба канала нагружены во времени.
Где корпус меняет схему
Для стартовой линейки заявлен диапазон RDS(on) 14–66 мΩ. Производитель также указывает пробой V(BR)DSS 840 V для класса 750 V, dv/dt до 200 V/ns, стойкость к короткому замыканию 2 мкс и работу при Tj=200 °C в течение 100 часов. Эти цифры остаются спецификационными заявлениями Infineon: открытых даташитов конкретных заказных позиций, кривых теплового сопротивления, паразитных индуктивностей и независимых double-pulse осциллограмм пока нет.
Где корпус меняет схему
Интерес этой сборки не сводится к экономии места. В матричном преобразователе или одноступенчатом OBC двунаправленный ключ является базовым кирпичом топологии, и его паразитные связи прямо участвуют в выбросах, EMI и скорости защиты. Интеграция способна укоротить силовой контур, однако результат определит уже вся сборка: драйвер, Kelvin-разводка, затворные резисторы, снабберы и охлаждение. Infineon начала поставки образцов; измерения готового узла покажут, сколько схемотехнической красоты переживёт реальную плату.