關(guān)于內(nèi)置1700V SiC MOSFET的AC/DC轉(zhuǎn)換器IC性能分析

全球知名半導(dǎo)體制造商ROHM（總部位于日本京都），面向大功率通用逆變器、AC伺服、工業(yè)用空調(diào)、街燈等工業(yè)設(shè)備，開發(fā)出內(nèi)置1700V耐壓SiC MOSFET*1)的AC/DC轉(zhuǎn)換器*2)IC“BM2SCQ12xT-LBZ”。

近年來，隨著節(jié)能意識的提高，在交流400V工業(yè)設(shè)備領(lǐng)域，相比現(xiàn)有的Si功率半導(dǎo)體，可支持更高電壓、更節(jié)能、更小型的SiC功率半導(dǎo)體的應(yīng)用越來越廣。而另一方面，在工業(yè)設(shè)備中，除了主電源電路之外，還內(nèi)置有為各種控制系統(tǒng)提供電源電壓的輔助電源，輔助電源中廣泛采用了耐壓較低的Si-MOSFET和損耗較大的IGBT，在節(jié)能方面存在很大課題。

ROHM針對這些挑戰(zhàn)，于2015年推出全球首款用來驅(qū)動高耐壓、低損耗SiC MOSFET的AC/DC轉(zhuǎn)換器控制IC，并一直致力于開發(fā)充分發(fā)揮SiC功率半導(dǎo)體性能的IC，在行業(yè)中處于領(lǐng)先地位。此次又開發(fā)出全球首款※內(nèi)置SiC MOSFET的AC/DC轉(zhuǎn)換器IC，將大大促進(jìn)采用SiC MOSFET的AC/DC轉(zhuǎn)換器在工業(yè)領(lǐng)域的普及。

※截至2019年4月18日 ROHM調(diào)查數(shù)據(jù)

“BM2SCQ12xT-LBZ”是世界首款內(nèi)置節(jié)能性能極其優(yōu)異的SiC MOSFET的AC/DC轉(zhuǎn)換器IC，消除了分立結(jié)構(gòu)帶來的設(shè)計課題，從而可非常容易地開發(fā)出節(jié)能型AC/DC轉(zhuǎn)換器。專為工業(yè)設(shè)備的輔助電源*3)用而優(yōu)化的控制電路和SiC MOSFET一體化封裝，使得新產(chǎn)品與普通產(chǎn)品相比具有諸多優(yōu)勢，部件數(shù)量顯著減少（將12種產(chǎn)品和散熱板縮減為1個產(chǎn)品），部件故障風(fēng)險降低，引進(jìn)SiC MOSFET相應(yīng)的開發(fā)周期減少等，一舉解決了諸多課題。

與ROHM以往產(chǎn)品相比，功率轉(zhuǎn)換效率提高達(dá)5%（按功率損耗計算，削減28%）。因此，本產(chǎn)品非常有助于工業(yè)設(shè)備實現(xiàn)顯著小型化、高可靠性和節(jié)能化。

本產(chǎn)品已于2019年1月開始出售樣品（樣品價格2,500日元/個，不含稅），計劃于2019年5月開始暫以月產(chǎn)10萬個的規(guī)模投入量產(chǎn)。另外，本產(chǎn)品和預(yù)計今夏開始銷售的評估板將于2019年4月17日~19日在日本幕張國際會展中心舉行的“TECHNO-FRONTIER 2019”上展出。

未來，ROHM將繼續(xù)開發(fā)SiC元器件等功率半導(dǎo)體*4)和用來控制功率半導(dǎo)體的IC，并不斷優(yōu)化這些產(chǎn)品，為工業(yè)設(shè)備的節(jié)能化和系統(tǒng)優(yōu)化貢獻(xiàn)力量。

新產(chǎn)品特點

新產(chǎn)品“BM2SCQ12xT-LBZ”采用專為內(nèi)置SiC MOSFET而開發(fā)的專用封裝，并集成了專為工業(yè)設(shè)備的輔助電源而優(yōu)化的SiC MOSFET驅(qū)動用柵極驅(qū)動電路等控制電路和1700V耐壓SiC MOSFET。

作為全球首創(chuàng)的內(nèi)置1700V耐壓SiC MOSFET*的AC/DC轉(zhuǎn)換器IC，本產(chǎn)品具有以下特點，非常有助于AC400V級工業(yè)設(shè)備的小型化、節(jié)能化以及實現(xiàn)更高可靠性，從而有助于推動采用SiC MOSFET的AC/DC轉(zhuǎn)換器的順利普及。

1．將散熱板和多達(dá)12種產(chǎn)品一體化封裝，在小型化方面具有壓倒性優(yōu)勢

本產(chǎn)品采用一體化封裝，相比采用Si-MOSFET的普通分立結(jié)構(gòu)，部件數(shù)量顯著減少，1個封裝內(nèi)包含多達(dá)12種產(chǎn)品（AC/DC轉(zhuǎn)換器控制IC、800V耐壓Si-MOSFET×2、齊納二極管×3、電阻器×6）和散熱板。另外，由于SiC MOSFET具有高耐壓、抗干擾性能優(yōu)異的特點，還可實現(xiàn)降噪部件的小型化。

2．減少開發(fā)周期和風(fēng)險，內(nèi)置保護功能，可靠性更高

采用一體化封裝，可減少鉗位電路和驅(qū)動電路的部件選型及可靠性評估的工時，可降低部件故障風(fēng)險，可縮減引進(jìn)SiC MOSFET時的開發(fā)周期，一舉多得。另外，除了通過內(nèi)置SiC MOSFET而實現(xiàn)的高精度過熱保護（Thermal Shutdown）功能外，還配備了過負(fù)載保護（FB OLP）、電源電壓引腳的過電壓保護（VCC OVP）、過電流保護、二次側(cè)電壓的過電壓保護功能。進(jìn)行連續(xù)驅(qū)動的工業(yè)設(shè)備電源所需的豐富保護功能齊備，非常有助于提高可靠性。

3．激發(fā)出SiC MOSFET的性能，節(jié)能效果顯著

本產(chǎn)品中搭載的非常適合SiC MOSFET驅(qū)動用的柵極驅(qū)動電路，通過充分發(fā)揮SiC MOSFET的實力，與采用Si-MOSFET的普通產(chǎn)品相比，效率提升高達(dá)5%（截至2018年4月ROHM調(diào)查數(shù)據(jù)）。另外，本產(chǎn)品的控制電路采用準(zhǔn)諧振方式，與普通的PWM方式相比，運行噪聲低、效率高，盡可能降低對工業(yè)設(shè)備的噪聲影響。

采用SiC MOSFET的好處

在高耐壓范圍中，SiC MOSFET與Si-MOSFET相比，具有“開關(guān)損耗與導(dǎo)通損耗小”、“可支持大功率”、“耐溫度變化”等優(yōu)勢?；谶@些優(yōu)勢，當(dāng)SiC-MOSFET用于AC/DC轉(zhuǎn)換器和DC/DC轉(zhuǎn)換器等中時，可帶來更高的功率轉(zhuǎn)換效率、散熱器件的小型化、高頻工作使線圈更小等好處，具有更節(jié)能、部件數(shù)量更少、安裝面積更小等效果。

應(yīng)用示例

非常適用于

◇通用逆變器

◇AC伺服

◇PLC（Programmable Logic Controller）

◇制造裝置

◇機器人

◇工業(yè)用空調(diào)

◇工業(yè)用照明（街燈等）等、交流400V規(guī)格的各種工業(yè)設(shè)備的輔助電源電路

評估板預(yù)計將于2019年夏季開始發(fā)售。

術(shù)語解說

*1)SiC（Silicon Carbide，碳化硅）、MOSFET（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）

SiC是Si（硅）和C（碳）的化合物。用作半導(dǎo)體材料時，因有望實現(xiàn)超越Si半導(dǎo)體極限的特性而備受矚目。MOSFET是基本半導(dǎo)體元器件-晶體管的一種（結(jié)構(gòu)）。它是通過從外部施加電壓來控制元器件的ON/OFF或電流流動的開關(guān)設(shè)備。

*2)AC/DC轉(zhuǎn)換器

電源的一種，將交流（AC）電壓轉(zhuǎn)換為直流（DC）電壓。一般插座中是交流電，而電子設(shè)備是直流電工作，因此，是連接插座的電子設(shè)備必須的元器件。

*3) 輔助電源

在大功率工業(yè)設(shè)備中，包括使電機等（主機）運行的主電源電路，也包括為控制IC及LED指示燈亮等（輔助）提供電源電壓的輔助電源電路，將這種電源電路稱為“輔助電源”。

*4)功率半導(dǎo)體

用來根據(jù)用途轉(zhuǎn)換電壓和電流的半導(dǎo)體，其性能直接關(guān)系到系統(tǒng)和設(shè)備的功率效率。要求支持高耐壓、大電流。