日前，ELEXCON深圳國(guó)際電子展暨嵌入式系統(tǒng)展將“低碳能效獎(jiǎng)“頒給了國(guó)內(nèi)首款1700V, 3Ω SiC MOSFET P3M173K0K3，該產(chǎn)品最大導(dǎo)通電流(Ids_max)為2A。

P3M173K0K3是派恩杰半導(dǎo)體有限公司針對(duì)高壓輔助電源應(yīng)用而開(kāi)發(fā)，具有較高的耐壓，極低的柵極電荷，較小的導(dǎo)通電阻Rds(on), 使其廣泛適用于工業(yè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，光伏，直流充電樁，儲(chǔ)能變換器器以及UPS等三相功率變換系統(tǒng)中輔助電源設(shè)計(jì)，可以提高輔助電源系統(tǒng)效率、簡(jiǎn)化驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)，降低散熱成本，大幅度減少輔助開(kāi)關(guān)電源成本。

工業(yè)三相供電（400 VAC to 690VAC）的功率變換系統(tǒng)，其母線電壓通常高于600V，母線電壓范圍在300Vdc-1000Vdc。為了給系統(tǒng)中的控制器，顯示器，風(fēng)扇以及保護(hù)供電，通常需要從高壓母線取電，輸出小功率5-24V直流給輔助設(shè)備供電。由于母線電壓通常大于600V,因此輔助電源需要采用2個(gè)800V Si MOS構(gòu)成的雙管反激電路，而采用1700V SiC MOS 由于可以耐更高的電壓，更小的Rds(on),可以采用1個(gè) SiC MOS構(gòu)成更為簡(jiǎn)單的反激電路實(shí)現(xiàn)，從而大幅減小了元器件數(shù)量，設(shè)計(jì)更簡(jiǎn)單，驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)更容易，縮短開(kāi)發(fā)周期，因此可以用于300V 至1000V輸入的反激式拓?fù)渲小iC MOS由于具有更小的開(kāi)關(guān)損耗，這可使客戶可以直接將裝置通過(guò)散熱片安裝在PCB上，無(wú)需風(fēng)冷散熱，這極大減少了制造成本，提高了系統(tǒng)的可靠性。與使用硅器件相比，更小的損耗同時(shí)意味著可以工作在更高的開(kāi)關(guān)頻率，從而減小電源體積和重量，有助于工業(yè)設(shè)備實(shí)現(xiàn)顯著小型化、高可靠性和節(jié)能化。

圖1 三相功率變換系統(tǒng)高壓輔助電源應(yīng)用

應(yīng)用實(shí)例

派恩杰采用1700V SiC MOS P3M173K0K3，推出65W高壓輔助電源解決方案，規(guī)格如下：

? 輸入電壓: 寬電壓范圍 300Vdc -1000Vdc

? 輸出電壓: 24Vdc/2.7A

? 工作頻率: 100KHZ

? 拓?fù)? 單端反激式

圖2 派恩杰65W高壓輔助電源Demo

效率與成本

如圖3，圖4 所示，相同條件下從實(shí)測(cè)圖可以很清晰的看出派恩杰PNJ方案相對(duì)普通Si MOSFET方案性能上有不少的提升，300V滿載下效率提升將近4%。與國(guó)外競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品相比，PNJ推出1700V,3Ω的SiC MOS效率可以和ROHM 1700V,1Ω SiC MOS SCT2H12NZ達(dá)到相同水平?？紤]到高壓輔助電源，輸入電流通常較小，導(dǎo)通損耗占比較小，開(kāi)關(guān)損耗主導(dǎo)。派恩杰通過(guò)優(yōu)化寄生電容，從而獲得更小的開(kāi)關(guān)損耗，采用較大的Rds(on)即可獲得與國(guó)外競(jìng)品相同的效率。較大的Rds(on)，可以采用更小的芯片面積，從而降低SiC生產(chǎn)成本，獲得價(jià)格優(yōu)勢(shì)。

圖3 不同輸入電壓滿載時(shí)的效率

圖4 300V不同負(fù)載時(shí)的效率

派恩杰推出1700V SiC MOS適合輔助電源設(shè)計(jì),更能勝任在特別需要更高耐壓以及雪崩等級(jí)的工業(yè)領(lǐng)域的設(shè)計(jì)要求,更快的開(kāi)關(guān)速度，極小的開(kāi)關(guān)損耗大幅降低了系統(tǒng)損耗，使得變換器高效化，同時(shí)可以通過(guò)高頻化讓電路中的磁性單元體積更小,重量更輕。極小的損耗加上更優(yōu)異的熱傳導(dǎo)系數(shù),讓工程師在設(shè)計(jì)散熱方面不再煩惱。更高的耐壓簡(jiǎn)化了輔助電源結(jié)構(gòu)，減少了元器件和驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜度，從而大幅降低了輔助開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)成本。