《AG真人国际厅》工业设备辅助电源驱动用的SiC电源解决方案
文章来源:AG真人国际厅  作者:AG真人国际厅  发布日期:2021-07-19  浏览次数:999
媒介包罗光伏逆变器、电气驱动装配、UPS和HVDC在内的功率转换系统,需要栅极驱动器、微节制器、显示器传感器和电扇来使系统正常运行。这类产物需要可以或许供给12V或24V低电压电源的辅助电源。辅助电源则需要输入凡是工业装备所利用的三相400/480V AC电源、或太阳能光伏逆变器所利用的高电压DC电源才能工作。本文将介绍融入了ROHM的SiC手艺优势且设计简单、性价比高的电源解决方案。小型辅助电源用SiC MOSFET图1是辅助电源所用的通俗电路。在某些输入电压前提下,MOSFET的最高耐压需要到达1300V。为了确保平安,需要必然的电压余量,是以一般来说最少需要利用额定电压1500V的产物。固然也能够利用具有一样绝缘击穿电压的Si MOSFET,但消耗将变年夜,故而需要昂贵且厚重的散热器。工业设备辅助电源驱动用的SiC电源解决方案图1. 通俗反激式转换器体例的辅助电源拓扑别的还利用更复杂的拓扑布局(双端反激式转换器体例、低电压器件串连等)而不利用1500V MOSFET的做法。可是,这些做法不但会增添设计难度,还会使部件数目增添。假如利用特定导通电阻仅为1500V Si-MOSFET的1/2(拜见图2)的1700V SiC-MOSFET,则辅助电源的设计者们将可以或许利用简单的单端反激式转换器的拓扑,从而取得小巧的身段和杰出的机能。ROHM具有完全塑封的TO-3PFM封装和概况贴装型封装(TO-268-2L)手艺,并供给合用在此类利用的高耐压SiC-MOSFET。这些产物的特点是别离可确保5mm和5.45m的爬电距离。工业设备辅助电源驱动用的SiC电源解决方案图2. 特定导通电阻前提下的Si和SiC MOSFET机能比力极具性价比且实现SiC单端反激式拓扑布局的节制IC采取了SiC-MOSFET的反激式转换器的辅助电源解决方案,因采取了ROHM的节制IC而更具魅力和吸引力。这类节制IC的设计操纵反激式转换器平安靠得住地驱动SiC-MOSFET,并且不会因栅极驱动器IC而变得复杂。BD768xFJ这款节制IC,采取小型SOP8-J8封装,具有电流检测用的外置分流电阻和过负载、输入欠压、输出过电压庇护等庇护功能和软启动等功能。搭载了准谐振开关,以在全数工作规模内将EMI按捺在最低程度,并下降开关消耗。别的,为了优化在低负载规模的工作,节制器还安装了突发模式工作和降频功能。下图中是采取了BD768xFJ节制IC和ROHM出产的1700V耐压SiC-MOSFET的辅助电源的首要电路,简单而又高机能。工业设备辅助电源驱动用的SiC电源解决方案图3. 利用了BD768xFJ节制IC和1700V耐压SiC-MOSFET的辅助电源电路利用了SiC-MOSFET的辅助电源的机能ROHM为了便在对利用了SiC-MOSFET的简单辅助电源的机能进行评估而专门开辟了评估板(拜见图4)。这款评估板为了在准谐振开关AC/DC转换器中驱动1700V耐压SiC-MOSFET“SCT2H12NZ”而利用了BD768xFJ-LB。准谐振工作有助在将开关消耗节制在最低并按捺EMI。电流检测经由过程外置的电阻器进行。别的,经由过程利用轻负载时的突发模式工作和降频功能,还可实现节能化与高效化。工业设备辅助电源驱动用的SiC电源解决方案图4. 利用了SiC-MOSFET的辅助电源单位用评估板SiC-MOSFET的开关波形如图5所示。经由过程分歧输出负载的波形可以看出在接通SiC-MOSFET时谐振漏源电压若何转变。采取准谐振工作,可最年夜限度地下降开关消耗和EMI。轻负载时(Pout = 5W时,左图)的突发工作模式竣事后,转为准谐振工作模式。经由过程跳过良多波谷来节制频率。当输出负载増加(Pout = 20W时,中图)时,波谷数目削减,频率上升。当接近划定的最年夜输出负载(在这类环境下Pout = 40W,右图)时,将只有一个波谷。此时,开关频率到达最年夜值120kHz。别的,为了耽误一次侧的开关导通时候,可以略微下降开关频率并提高输出功率的要求。如许,一次侧电流峰值增添,传输的能量也增添(Pout = 40W时)。当跨越最年夜输出功率时,过电流庇护功能工作并禁止开关动作,以避免系统过热。工业设备辅助电源驱动用的SiC电源解决方案图5. 准谐振工作时的SiC-MOSFET开关波形起首,评估板因有两个工作点而以电流不持续模式(DCM)工作。然后,在最后一个工作点(40W)时正好到达电流临界模式(BCM)。按照分歧的输入电压,DCM和BCM在分歧的输出功率进行切换。图6左边是对分歧的输入电压,在最年夜40W的负载规模输出12V电压时的效力。如图6右边所示,经由过程丈量可知SiC-MOSFET的外壳温度连结在90℃以下。SiC-MOSFET的最年夜允许结温为175℃。芯片-外壳间的热阻远远低在外壳-情况间的热阻,是以只如果结温低在上限值的外壳便可以说是平安的。这注解该评估板即便在高达40W的输出功率前提下,无需散热器也可工作。别的,假如对SiC-MOSFET增添散热器来冷却输出整流二极管,则可以实现更高的输出功率。工业设备辅助电源驱动用的SiC电源解决方案图6. 利用了SiC-MOSFET的辅助电源单位评估这里给出的是各DC输入电压的丈量值,操纵400 / 480V的三相AC电源也可运行评估板。PCB上安装了整流所需的二极管电桥。操纵SiC-MOSFET手艺,可实现小型化并提高系统效力、靠得住性和简练性在需要几十瓦的简单且性价比高的三相输入用单端反激式解决方案和跨越400V的DC输入电压前提下,Si-MOSFET其实不合用。由于年夜电压Si功率MOSFET的机能较低。别的,利用双端反激式或堆叠式MOSFET等设计复杂布局的辅助电源,长短常费时吃力的。这部门精神应当用在主电源系统的设计上。操纵1700V SiC-MOSFET的优良机能和BD768xFJ节制IC,不但可以或许设计三相系统用或高DC输入电压用的简单辅助电源,并且还可以阐扬出出色的机能。 操纵基在SiC-MOSFET的手艺,设计人员可提高产物的效力、简练性、靠得住性并实现小型化。1700V SiC-MOSFET在机能方面的优势可以与利用了Si-MOSFET的解决方案系统的本钱相匹敌,好比可削减散热器、线圈等昂贵部件的本钱。颠末优化的节制IC可平安地驱动SiC-MOSFET,是可以或许减轻设计承担并将系统产物投入市场的周期最短化的极具冲破性的解决方案。ROHM的官网公然了更具体的电路图、尺寸指南、部件清单和更具体的利用申明。别的,还可联系ROHM获得专为辅助电源单位而优化了节制IC和SiC-MOSFET的评估板。【关在ROHM(罗姆)】ROHM成立在1958年,由最初的首要产物-电阻器的出产最先,历经半个多世纪的成长,已成为全球知名的半导体厂商。ROHM的企业理念是:“我们始终将产物质量放在第一名。不管碰到多年夜的坚苦,都将为国表里用户源源不竭地供给年夜量优良产物,并为文化的前进与提高着出进献”。ROHM的出产、发卖、研发收集广泛世界各地。产物触及多个范畴,此中包罗IC、分立式元器件、光学元器件、无源元器件、功率元器件、模块等。活着界电子行业中,罗姆的浩繁高品质产物获得了市场的许可和赞成,成为系统IC和 最新半导体手艺方面数一数二的主导企业。

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