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日前，ELEXCON深圳國際電子展暨嵌入式系統(tǒng)展將“低碳能效獎(jiǎng)“頒給了國內(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)體有限公司針對高壓輔助電源應(yīng)用而開發(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)更簡單，驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)更容易，縮短開發(fā)周期，因此可以用于300V 至1000V輸入的反激式拓?fù)渲?。SiC MOS由于具有更小的開關(guān)損耗，這可使客戶可以直接將裝置通過散熱片安裝在PCB上，無需風(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)測圖可以很清晰的看出派恩杰PNJ方案相對普通Si MOSFET方案性能上有不少的提升，300V滿載下效率提升將近4%。與國外競爭產(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，開關(guān)損耗主導(dǎo)。派恩杰通過優(yōu)化寄生電容，從而獲得更小的開關(guān)損耗，采用較大的Rds(on)即可獲得與國外競品相同的效率。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。
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的工業(yè)領(lǐng)域的設(shè)計(jì)要求,更快的開關(guān)速度，極小的開關(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關(guān)電源系統(tǒng)成本。
