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2019-04-18
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

<概要>

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 


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℃

 <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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