电源设计的优点:可靠的基准还是不断发展的标准?

电力电子是一个不断发展的领域，因此，标准化协议不能总是跟上创新的步伐。例如，当设计师的任务是创建一个新的电力设备系列时，许多人必须创建自己的基于数据的性能指标(相对于其替代品)。

建立这种内部度量的一种方法被称为价值数字(FoM)， Altium称之为“一种评价你观点的方式。"

制定成绩指标(FoM)

当设计师的任务是让新设备的规格与市场预期保持一致时，FoM方法可以帮助他们协调这两个世界。

如何确定FoM的概念流程图。图片由奥腾

设计团队从一个想法开始，这个想法被认为是经过深思熟虑的意见。然后，研究团队将这种测量得出的意见与从客户调查中获得的数据进行比较，看看这种设备的想法是否符合市场需求。然后，团队将产生想法，并逐渐形成小组，以优先顺序哪些小组是容易制造的，而哪些小组在目前的技术下几乎是不可能的。

FoM在某种程度上已经成为制造功率器件的标准，尽管这个标准对于不同的半导体结构来说往往是不同的。

Johnson, Keyes, Baliga和Baliga高频FoMs

有多年来，已经为SiC和其他功率半导体开发了几种流行的fform。其中包括Johnson FoM, Keyes FoM, Baliga FoM，以及Baliga高频FoM。

• Johnson FoM概述了低压晶体管的工频。
• Keyes ffrom对集成电路中晶体管的开关行为建立了热极限。
• Baliga FoM可以识别出在低频单极晶体管中最小化传导损耗的材料参数。
• Baliga的高频FoM表明，在高频应用中使用SiC器件(与传统半导体相比)可以显著降低功率损耗。

与Johnson, Keyes, Baliga和Baliga高频表单相关的公式。图片(修改)使用courtesy ofTesfaye Ayalew

但许多研发和制造团队在接到新产品发布的任务时，也会着手创建自己的特定设备表单。2016年，斯洛伐克日利纳大学机电与电子系的研究人员进行了几代mosfet和二极管结构的研究。mosfet的标准ffrom方法是基于栅极电荷(R_DS(上)x路上)。

其目标是通过开关损耗和导通损耗的模拟实例，找到满足DC-DC变换器标准的适当解决方案。研究小组评估了包括氮化镓(GaN)器件在内的各种晶体管的硬开关和软开关方案，以代表新技术。

使用ffrom方法的一个普遍关注是，设计师为了其他参数而忽略了某些电气参数。这些偏好(尽管有数据支持)可能会导致设备性能的差距。

基于FoM方法的750v SiC FET器件

许多厂商在权力的空间兜售综合信息作为荣誉的徽章。

最近的一个例子来自全球碳化硅场效应晶体管和二极管功率半导体开发商UnitedSiC针对电动汽车充电器、DC-DC变换器、变速电机驱动器和太阳能光伏逆变器，推出了四种新型SiC FET器件。UnitedSiC公司声称，利用价值数字的方法，其SiC FETs正在超越硅基器件。

虽然在过去，FoM模型似乎忽略了各种参数，但UnitedSiC表示，它的FoM方法是彻底的。UnitedSiC提供了两组750 V fet的四种选择，都具有低导电损耗和高频功能。根据FoM的说法，他们提出了低于行业标准的反向采油费用，这是典型的FoM驱动设计忽略的参数。

反向恢复电荷是二极管内的充电存储，当瞬间从正向电流转换为反向电流时。通过提供这一额外的规范，UnitedSiC的表单据说为设计师增加了灵活性。

UnitedSiC的750v SiC FET软开关FET与650v SiC的竞争对手相比。图片由UnitedSiC

由于较低的器件电容和保持散热能力的能力(得益于其导热系数的提高)，UnitedSiC相信，他们的ffrom方法在新的750v FET上的实现将有利于所有目标应用的功率设计。

FoM:一个不断发展的标准?

在权力范围内，许多专家都承认这一点即使是已经成熟的fom，如mosfet中的栅极电荷的漏源通阻，也在不断创新。

Nexperia的贡献者Siva Uppuluri解释说:“随着新的栅极驱动程序的出现，在不断追求更小、更高效系统的过程中，驱动大Qg值变得更容易、更快，这意味着我们看到不同的参数成为‘系统关键’。”

“因此，一些制造商在追求传统的fg技术的同时，正在花费资源进一步优化已经很好的Qg，而其他关键参数的使用可能会受到影响。”

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你对业绩指标有什么经验?你觉得它们对设计过程有帮助吗?或者是一个必须穿越的制造循环?请在下面的评论中分享你的想法。