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ROHM推出全球首創內建1700V SiC MOSFET AC/DC轉換IC
大幅縮小交流400V工控裝置 提昇節能效果及高可靠性

2019年4月18日

※2019年4月18日ROHM調查

<概要>

1700V耐圧SiC MOSFET 内蔵AC/DCコンバータ IC「BM2SCQ12xT-LBZ」

半導體製造商ROHM(總公司:日本國京都市)針對大功率通用變流器、AC伺服器、工業用空調、街燈等工控裝置,研發出內建1700V耐壓SiC MOSFET*1)的AC/DC轉換器*2)IC「BM2SCQ12xT-LBZ」。
BM2SCQ12xT-LBZ」是世界首款內建高度節能性的SiC MOSFET AC/DC轉換IC,克服了離散式結構所帶來的設計課題,因此可輕易地研發出節能型AC/DC轉換器。透過專為工控裝置輔助電源*3)設計的最佳化控制電路和SiC MOSFET一體化封裝,使得新產品與普通產品相比具有諸多優勢,像是大幅減少零件數量(將12種產品和散熱板縮減為1個產品),降低零件故障風險,縮短導入SiC MOSFET的開發週期等,一舉解決了諸多課題。與ROHM傳統產品相比,功率轉換效率提高達5%(相當於功率損耗減少28%)。因此,本產品非常有助於工控裝置的小型化和節能化,有效提升可靠性。
本產品已於2019年1月開始出售樣品(樣品價格2,500日元/個,不含稅),計畫於2019年5月開始暫以月產10萬個的規模投入量產。另外,本產品和預計今夏開始銷售的評估板將於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。

<背景>

近年來隨著節能意識的提高,在交流400V工控裝置領域,與現有的Si功率半導體相比,可支援更高電壓、更節能、更小型化的SiC功率半導體的應用越來越廣泛。另一方面,在工控裝置中除了主電源電路之外,還內建為各種控制系統提供電源電壓的輔助電源,輔助電源中廣泛採用了耐壓較低的Si-MOSFET和損耗較大的IGBT,在節能方面存在著很大的課題。ROHM針對這些挑戰,於2015年推出了全球首款用來驅動高耐壓、低損耗SiC MOSFET的AC/DC轉換器控制IC,並一直致力於研發可充分發揮SiC功率半導體性能的IC,在業界中一直處於領先地位。此次又研發出全球首款內建SiC MOSFET的AC/DC轉換IC,將加速SiC MOSFET AC/DC轉換器在工業領域的普及。

<新產品特點>

新產品「BM2SCQ12xT-LBZ」採用了專為內建SiC MOSFET而研發的專用封裝,內建專為工控裝置輔助電源最佳化的SiC MOSFET驅動用閘極驅動電路等控制電路,以及1700V耐壓SiC MOSFET。作為全球首創的內建1700V耐壓SiC MOSFET*的AC/DC轉換IC,本產品具有以下特點,有助於AC400V級工控裝置的小型化、節能化以及實現更高可靠性,從而提昇SiC MOSFET的AC/DC轉換器的普及。

1. 散熱板和多達12種產品採用一體化封裝,在小型化方面具有壓倒性優勢

本產品採用一體化封裝,與採用Si-MOSFET的普通離散式結構相比較,零件數量大幅減少,1個封裝內包含多達12種產品(AC/DC轉換器控制IC、800V耐壓Si-MOSFET×2、齊納二極體×3、電阻×6)和散熱板。另外,由於SiC MOSFET具有高耐壓、抗干擾性能優異的特點,還可實現降噪零件的小型化。

2. 減少研發週期和風險,內建保護功能,可靠性更高

採用一體化封裝,不僅可減少鉗位元電路和驅動電路的零件選型及可靠性評估的工時,還可降低零件故障風險,並縮減引進SiC MOSFET時的研發週期,一舉數得。另外,除了通過內建SiC MOSFET而實現的高精度過熱保護(Thermal Shutdown)功能外,還配備了過負載保護(FB OLP)、電源電壓引腳的過電壓保護(VCC OVP)、過電流保護及二次側電壓的過電壓保護功能。進行連續驅動的工控裝置電源所需的豐富保護功能齊備,非常有助於提高可靠性。

 

3. 充分發揮SiC MOSFET性能,節能效果顯著

本產品亦搭載適用SiC MOSFET驅動用的閘極驅動電路,可充分發揮SiC MOSFET的實力,與採用Si-MOSFET的普通產品相比,效率提升高達5%(截至2018年4月ROHM調查)。另外,本產品的控制電路採用準諧振方式,與普通的PWM方式相比,運行雜訊低、效率高,盡可能降低對工控裝置的雜訊影響。

 

<採用SiC MOSFET的好處>

在高耐壓範圍中,SiC MOSFET與Si-MOSFET相比,具有「開關損耗與導通損耗小」、「支援大功率」、「可確實對應溫度變化」等優勢。基於這些優勢,當SiC-MOSFET用於AC/DC轉換器和DC/DC轉換器等中時,可帶來更高的功率轉換效率、散熱器件的小型化、高頻工作使線圈更小等好處,具有更節能、零件數量更少、安裝面積更小等效果。

<產品系列>

產品型號 電源電壓範圍 正常時
工作電流
猝發模式時
工作電流
最大工作
頻率
FB OLP VCC OVP 工作溫度範圍
BM2SCQ121T-LBZ VCC:
15.0V ~ 27.5V
DRAIN:
1700V (Max.)
2000μA (Typ.) 500μA (Typ.) 120kHz (Typ.) Auto Restart Latch -40℃ ~ 105℃
BM2SCQ122T-LBZ Latch Latch
BM2SCQ123T-LBZ Auto Restart Auto Restart
BM2SCQ124T-LBZ Latch Auto Restart

<應用範例>

◇通用逆變器    ◇AC伺服器    ◇PLC(Programmable Logic Controller)
◇製造装置    ◇機器人    ◇工業用空調
◇工業用照明(街燈等)、交流400V規格的各種工控裝置的輔助電源電路。

<名詞解釋>

*1) SiC(Silicon Carbide、碳化矽)、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)
SiC是Si(矽)和C(碳)的化合物。用作半導體材料時,因有望實現超越Si半導體極限的特性而備受矚目。MOSFET是基本半導體元件-電晶體的一種(結構),它是通過從外部外加電壓來控制元件的ON/OFF或電流流動的開關裝置。
*2) AC/DC轉換器
電源的一種,將交流(AC)電壓轉換為直流(DC)電壓。一般插座中是交流電,而電子裝置是直流電工作,因此,是連接插座的電子裝置必須的元件。
*3) 輔助電源
在大功率工控裝置中,包括讓馬達(主機)運行的主電源電路,也包括為控制IC及LED指示燈(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) 功率半導體
用來根據用途轉換電壓和電流的半導體,其性能直接關係到系統和裝置的功率效率,也需要其來處理高耐壓和大電流的情況。
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