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    首款國產1700VSiC MOSFET獲“低碳能效獎“,可提升電源效率4%!

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    日前,ELEXCON深圳國際電子展暨嵌入式系統展將“低碳能效獎“頒給了國內首款1700V, 3Ω SiC MOSFET P3M173K0K3,該產品最大導通電流(Ids_max)為2A。

     

    圖1 派恩杰半導體獲低碳能效獎

     

    P3M173K0K3是派恩杰半導體有限公司針對高壓輔助電源應用而開發,具有較高的耐壓,極低的柵極電荷,較小的導通電阻Rds(on), 使其廣泛適用于工業電機驅動、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中輔助電源設計,可以提高輔助電源系統效率、簡化驅動電路設計,降低散熱成本,大幅度減少輔助開關電源成本。

     

    工業三相供電(400Vac to 690Vac)的功率變換系統,其母線電壓通常高于600V,母線電壓范圍在300Vdc-1000Vdc。為了給系統中的控制器,顯示器,風扇以及保護供電,通常需要從高壓母線取電,輸出小功率5-24V直流給輔助設備供電。由于母線電壓通常大于600V,因此輔助電源需要采用2800V Si MOS構成的雙管反激電路,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 SiC MOS構成更為簡單的反激電路實現,從而大幅減小了元器件數量,設計更簡單,驅動設計更容易,縮短開發周期,因此可以用于300V 1000V輸入的反激式拓撲中。SiC MOS由于具有更小的開關損耗,這可使客戶可以直接將裝置通過散熱片安裝在PCB上,無需風冷散熱,這極大減少了制造成本,提高了系統的可靠性。與使用硅器件相比,更小的損耗同時意味著可以工作在更高的開關頻率,從而減小電源體積和重量,有助于工業設備實現顯著小型化、高可靠性和節能化。

     

    2 三相功率變換系統高壓輔助電源應用

      

    應用實例

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

    輸入電壓: 寬電壓范圍 300Vdc -1000Vdc

    輸出電壓: 24Vdc/2.7A

    工作頻率: 100KHZ

    拓撲: 單端反激式

    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%。與同類產品相比,PNJ推出1700V,3ΩSiC MOS效率可以和ROHM 1700V,1Ω SiC MOS SCT2H12NZ達到相同水平??紤]到高壓輔助電源,輸入電流通常較小,導通損耗占比較小,開關損耗主導。派恩杰通過優化寄生電容,從而獲得更小的開關損耗,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生產成本,獲得價格優勢。

     

    4 不同輸入電壓滿載時的效率

     

     5 300V不同負載時的效率

     

     

    派恩杰推出1700V SiC MOS適合輔助電源設計,更能勝任在特別需要更高耐壓以及雪崩等級的工業領域的設計要求,更快的開關速度,極小的開關損耗大幅降低了系統損耗,使得變換器高效化,同時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異的熱傳導系數,讓工程師在設計散熱方面不再煩惱。更高的耐壓簡化了輔助電源結構,減少了元器件和驅動設計的復雜度,從而大幅降低了輔助開關電源系統成本。

     

     

    三代半煉金術師

    第三代寬禁帶半導體材料前沿技術探討交流平臺,幫助工程師了解SiC/GaN全球技術發展趨勢。所有內容都是SiC/GaN功率器件供應商派恩杰半導體創始人黃興博士原創或推薦的。

     


    黃興博士

    派恩杰 總裁 &技術總監

    美國北卡州立大學博士,師承Dr. B. Jayant Baliga(IEEE終身會員,美國科學院院士,IGBT發明者,奧巴馬授予國家技術創新獎章)與Dr. Alex Q. Huang(IEEE Fellow, 發射極關斷晶閘管(ETO)的發明者)。10余年碳化硅與氮化鎵功率器件經驗,曾參與美國自然科學基金委FREEDM項目、美國能源部Power America項目,曾任職于Qorvo Inc.、聯合碳化硅。累計發布10余篇科技論文,超過350次引用,20余項專利發明。

     


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    2021年10月15日 11:02
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