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2019-04-18
ROHM推出全球首创※内建1700V SiC MOSFET AC/DC转换IC 大幅缩小交流400V工控装置 提昇节能效果及高可靠性

<概要>

半导体制造商ROHM(总公司:日本国京都市)针对大功率通用变流器、AC伺服器、工业用空调、街灯等工控装置,研发出内建1700V耐压SiC MOSFET*1)的AC/DC转换器*2)IC“BM2SCQ12xT-LBZ”。

“BM2SCQ12xT-LBZ”是世界首款内建高度节能性的SiC MOSFET AC/DC转换IC,克服了离散式结构所带来的设计课题,因此可轻易地研发出节能型AC/DC转换器。透过专为工控装置辅助电源*3)设计的最佳化控制电路和SiC MOSFET一体化封装,使得新产品与普通产品相比具有诸多优势,像是大幅减少零件数量(将12种产品和散热板缩减为1个产品),降低零件故障风险,缩短导入SiC MOSFET的开发周期等,一举解决了诸多课题。与ROHM传统产品相比,功率转换效率提高达5%(相当于功率损耗减少28%)。因此,本产品非常有助于工控装置的小型化和节能化,有效提升可靠性。

本产品已于2019年1月开始出售样品(样品价格2,500日元/个,不含税),计画于2019年5月开始暂以月产10万个的规模投入量产。另外,本产品和预计今夏开始销售的评估板将于2019年4月17日~19日在日本幕张国际会展中心举行的“TECHNO-FRONTIER 2019”上展出。

<背景>

近年来随着节能意识的提高,在交流400V工控装置领域,与现有的Si功率半导体相比,可支援更高电压、更节能、更小型化的SiC功率半导体的应用越来越广泛。另一方面,在工控装置中除了主电源电路之外,还内建为各种控制系统提供电源电压的辅助电源,辅助电源中广泛採用了耐压较低的Si-MOSFET和损耗较大的IGBT,在节能方面存在着很大的课题。ROHM针对这些挑战,于2015年推出了全球首款用来驱动高耐压、低损耗SiC MOSFET的AC/DC转换器控制IC,并一直致力于研发可充分发挥SiC功率半导体性能的IC,在业界中一直处于领先地位。此次又研发出全球首款内建SiC MOSFET的AC/DC转换IC,将加速SiC MOSFET AC/DC转换器在工业领域的普及。

<新产品特点>

新产品“BM2SCQ12xT-LBZ”採用了专为内建SiC MOSFET而研发的专用封装,内建专为工控装置辅助电源最佳化的SiC MOSFET驱动用闸极驱动电路等控制电路,以及1700V耐压SiC MOSFET。作为全球首创的内建1700V耐压SiC MOSFET*的AC/DC转换IC,本产品具有以下特点,有助于AC400V级工控装置的小型化、节能化以及实现更高可靠性,从而提昇SiC MOSFET的AC/DC转换器的普及。

1. 散热板和多达12种产品採用一体化封装,在小型化方面具有压倒性优势

本产品採用一体化封装,与採用Si-MOSFET的普通离散式结构相比较,零件数量大幅减少,1个封装内包含多达12种产品(AC/DC转换器控制IC、800V耐压Si-MOSFET×2、齐纳二极体×3、电阻×6)和散热板。另外,由于SiC MOSFET具有高耐压、抗干扰性能优异的特点,还可实现降噪零件的小型化。

2. 减少研发周期和风险,内建保护功能,可靠性更高

採用一体化封装,不仅可减少钳位元电路和驱动电路的零件选型及可靠性评估的工时,还可降低零件故障风险,并缩减引进SiC MOSFET时的研发周期,一举数得。另外,除了通过内建SiC MOSFET而实现的高精度过热保护(Thermal Shutdown)功能外,还配备了过负载保护(FB OLP)、电源电压引脚的过电压保护(VCC OVP)、过电流保护及二次侧电压的过电压保护功能。进行连续驱动的工控装置电源所需的丰富保护功能齐备,非常有助于提高可靠性。

3. 充分发挥SiC MOSFET性能,节能效果显着

本产品亦搭载适用SiC MOSFET驱动用的闸极驱动电路,可充分发挥SiC MOSFET的实力,与採用Si-MOSFET的普通产品相比,效率提升高达5%(截至2018年4月ROHM调查)。另外,本产品的控制电路採用准谐振方式,与普通的PWM方式相比,运行杂讯低、效率高,尽可能降低对工控装置的杂讯影响。

<採用SiC MOSFET的好处>

在高耐压范围中,SiC MOSFET与Si-MOSFET相比,具有“开关损耗与导通损耗小”、“支援大功率”、“可确实对应温度变化”等优势。基于这些优势,当SiC-MOSFET用于AC/DC转换器和DC/DC转换器等中时,可带来更高的功率转换效率、散热器件的小型化、高频工作使线圈更小等好处,具有更节能、零件数量更少、安装面积更小等效果。

<产品系列>

产品型号   电源电压范围 正常时
工作电流
猝发模式时
工作电流
最大工作
频率 
FB OLP  VCC OVP  工作温度范围

BM2SCQ121T-LBZ 


BM2SCQ122T-LBZ 


BM2SCQ123T-LBZ 


BM2SCQ124T-LBZ 

 

VCC:
15.0V ~ 27.5V
DRAIN:
1700V (Max.)
2000μA (Typ.)  500μA (Typ.)  120kHz (Typ.) 

Auto Restart 


Latch  


Auto Restart 


Latch 

 

Latch  


Latch 


Auto Restart


Auto Restart

-40℃ ~ 105℃

 <应用范例>

◇通用逆变器    ◇AC伺服器    ◇PLC(Programmable Logic Controller)
◇制造装置    ◇机器人    ◇工业用空调
◇工业用照明(街灯等)、交流400V规格的各种工控装置的辅助电源电路。

<名词解释>

*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。用作半导体材料时,因有望实现超越Si半导体极限的特性而备受瞩目。MOSFET是基本半导体元件-电晶体的一种(结构),它是通过从外部外加电压来控制元件的ON/OFF或电流流动的开关装置。
*2) AC/DC转换器
电源的一种,将交流(AC)电压转换为直流(DC)电压。一般插座中是交流电,而电子装置是直流电工作,因此,是连接插座的电子装置必须的元件。
*3) 辅助电源
在大功率工控装置中,包括让马达(主机)运行的主电源电路,也包括为控制IC及LED指示灯(辅助)提供电源电压的辅助电源电路,将这种电源电路称为“辅助电源”。
*4) 功率半导体
用来根据用途转换电压和电流的半导体,其性能直接关系到系统和装置的功率效率,也需要其来处理高耐压和大电流的情况。

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