罗姆全SiC功率模块的产品阵容更强大!
罗姆全SiC功率模块的产品阵容更强大!
支持1200V 400A、600A,有助于大功率应用的高效化与小型化
近期,罗姆面向工业设备用的电源、太阳能发电功率调节器及UPS等的逆变器、转换器,开发出额定1200V 400A、600A的全SiC功率模块“BSM400D12P3G002”、“BSM600D12P3G001”。
熟悉罗姆的小伙伴对于它独有的模块内部结构及散热设计优化不会陌生,本次的产品正是借这股东风,实现了600A额定电流。
于是,在工业设备用大容量电源等更大功率产品中的应用成为可能。
更节能:与普通的同等额定电流的IGBT模块相比,开关损耗降低了64%(芯片温度150℃时),这非常有助于应用的进一步节能。
更小型:由于可高频驱动,还有利于外围元器件和冷却系统等的小型化。例如,根据冷却机构中的损耗仿真进行计算,与同等额定电流的IGBT模块相比,使用SiC模块可使水冷散热器的体积减少88%※。
※1200V 600A产品、PWM逆变器驱动、开关频率20kHz、导热硅脂厚度40μm以下、散热器规格采用市场上可获得信息的产品、其他温度条件等相同时。
<应运而生,继续前进>
近年来,SiC因其优异的节能效果而在汽车和工业设备等领域的应用日益广泛,并且市场对更大电流SiC产品的需求越来越旺盛。为了最大限度地发挥SiC产品的优势--高速开关性能,尤其是功率模块这类额定电流较大的产品,需要开发可抑制开关时浪涌电压影响的新封装。
2012年3月,罗姆于世界首家开始量产内置的功率半导体元件全部由碳化硅组成的全SiC功率模块。其后,相继开发出直到1200V、300A额定电流的系列产品,在众多领域中被广为采用。在IGBT模块市场,罗姆拥有覆盖主要额定电流范围100A到600A的全SiC模块产品阵容,预计未来的需求更不可限量。
<产品特点>
1. 开关损耗大幅降低,有助于设备节能
搭载罗姆生产的SiC-SBD和SiC-MOSFET的全SiC功率模块,与普通的同等额定电流的IGBT模块相比,开关损耗降低64%(芯片温度150℃时)。因此,可降低应用的功率转换损耗,实现进一步节能。
2.高频驱动,有利于外围元器件的小型化
PWM逆变器驱动时的损耗仿真中,与同等额定电流的IGBT模块相比,相同开关频率的损耗5kHz驱动时降低30%、20kHz驱动时降低55%,综合损耗显著减少。20kHz驱动时,所需散热器尺寸可减少88%。
不仅如此,由于可高频驱动,还有助于外围无源器件的小型化。
1. 封装内部电感显著降低
随着功率模块产品的额定电流越来越大,开关工作时的浪涌电压变大,因此需要降低封装内部的电感。此次的新产品通过优化内置的SiC元器件配置、内部版图及引脚结构等,内部电感比以往产品低约23%。同时,开发了相同损耗时的浪涌电压比以往封装低27%的G型新封装,从而成功实现额定电流400A、600A的产品。而且,在同等浪涌电压驱动条件下,采用新封装可降低24%的开关损耗。
2. 封装的散热性能显著提升
要实现额定600A的大电流,不仅需要降低内部电感,还需要优异的散热性能。新产品提高了对模块的散热性影响显著的底板部分的平坦性,从而使底板和客户安装的冷却机构间的热阻减少57%。
另外,与之前的SiC模块产品一样,此次也推出了用来评估的驱动用栅极驱动器板,帮助客户轻松进行产品评估。
<术语解说>
・电感
表示使流动的电流发生变化时因电磁感应产生的电动势的大小的量。
・浪涌电压
在电流平稳流动的电路中瞬间急剧变动的电压。本文中具体是指关断MOSFET的开关时产生的电压。
・IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)
绝缘栅双极晶体管。在栅极装有MOSFET的双极晶体管。
・MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor)
金属-氧化物-半导体场效应晶体管。是FET中最被普遍使用的结构。作为开关元件使用。
・SBD(Schottky Barrier Diode)
通过使金属和半导体接触从而形成肖特基结,利用其可获得整流性(二极管特性)的二极管。具有“无少数载流子存储效应、高速性能卓越”的特点。
开关电源常用的控制模式包括电压控制模式和电流控制模式,而电流滞环是电流控制模式中的一种重要技术。电流滞环控制模式实际上是一个电压环和电流环双闭环控制系统。在这个系统中,电压闭环负反馈有助于实现稳定的输出电压,从而获得较好的负载调整率;而电流闭环负反馈则能实现对输入电压变化的快速响应。
平均电流控制模式是一种广泛应用于开关电源中的高效控制技术,它主要用于精确控制电源的输出电流,确保其在各种负载条件下保持稳定。平均电流控制模式通过调整开关频率来控制输出电流。当负载发生变化时,控制系统会实时监测输出电流的变化,并相应地调整开关频率,以保持输出电压的稳定。
全球知名半导体制造商罗姆(总部位于日本京都市)与领先的车规芯片企业芯驰科技面向智能座舱联合开发出参考设计“REF66004”。该参考设计主要覆盖芯驰科技的智能座舱SoC*1“X9M”和“X9E”产品,其中配备了罗姆的PMIC*2、SerDes IC*3和LED驱动器等产品。
峰值电流控制技术以其独特的优势在开关电源控制中占据重要地位。峰值电流控制技术是开关电源中一种重要的控制策略,其主要目的是优化电源的性能和稳定性,同时保护电路和设备免受过载和损坏的风险。
MOSFET的安全操作区(SOA)对于电路的稳定性至关重要,需要精确设计和控制其边界,确保在正常工作条件下电压和电流不超出SOA范围。温度是影响MOSFET性能和SOA的关键因素,必须充分考虑并采取散热措施。同时,引入保护电路和选用高质量MOSFET也能增强其安全性。实时监控和诊断MOSFET的工作状态是保护其安全性的重要手段。