第一重:高压启动。 SiC MOSFET的漏源电压通常高达1200V甚至1700V。传统硅基辅助电源的启动电路采用电阻分压+稳压管方案,在800V-1500V的直流母线电压下,分压电阻的功耗可达数瓦,发热严重、效率极低。更经济的做法是采用“三极管+稳压管”的有源启动电路——高压三极管在启动阶段承担电压降,启动完成后自动关断,待机功耗从瓦级降至毫瓦级。平尚科技的S8050 NPN三极管(集电极-发射极击穿电压40V,耗散功率1W)配合高压稳压管,即可构建这种低功耗启动方案。
第二重:栅极驱动。 SiC MOSFET的栅极驱动电压通常需要+15V/-4V的双极性供电。正压确保充分导通以降低导通电阻,负压确保可靠关断以避免寄生开通。辅助电源需要为栅极驱动器提供隔离式的正负电压轨。在SiC MOSFET驱动电路中,通过运算放大器、三极管等分立器件实现驱动负压信号的产生,再经隔离变压器实现驱动信号的放大与隔离,是一种广泛使用的技术方案。平尚科技的S9018 NPN三极管(特征频率高达1000MHz)适用于PCS辅助电源的高频开关电路,可在数十kHz至数百kHz的开关频率下完成驱动信号的整形与放大。
第三重:保护与监控。 SiC MOSFET在过流条件下不具有明显的饱和特性,短路电流很容易达到额定电流值的十倍。这对辅助电源中的过流检测和快速保护电路提出了更高的要求。贴片三极管在状态监控及保护锁存等电路中承担着信号放大、阈值比较和逻辑锁存的关键角色。平尚科技的S9013 NPN三极管(集电极电流500mA,特征频率150MHz)可用于过流检测信号的快速放大和比较触发。
三极管需求暴涨的三个驱动力
驱动力一:辅助电源数量倍增。 SiC MOSFET的高频化导致PCS主功率级的开关频率从几十kHz跃升至100kHz以上,但栅极驱动器的供电仍然依赖辅助电源。每颗SiC MOSFET需要独立的隔离式栅极驱动辅助电源。AI储能PCS中SiC MOSFET的数量增加,意味着辅助电源的通道数量同步倍增——每路辅助电源都需要启动电路、驱动放大、保护锁存,这些功能都离不开贴片三极管。