SiC-Leistungshalbleiter bieten im Vergleich zu herkömmlichen Si-Leistungshalbleitern eine höhere Energieeffizienz, Miniaturisierung und höhere Spannungsfestigkeit. In den letzten Jahren hat das wachsende Bewusstsein für Energieeinsparung den Einsatz von SiC-Leistungshalbleitern in industriellen 400-V-AC-Anwendungen vorangetrieben. Industrieanlagen verfügen häufig über eine Hauptstromversorgung und eine integrierte Hilfsstromversorgung für verschiedene Steuerungssysteme. In diesen Anwendungen stellt Energieeinsparung eine erhebliche Herausforderung dar, da ineffiziente Hochspannungs-Si-MOSFETs und IGBTs mit hohen Schaltverlusten weit verbreitet sind.
ROHM hat als erstes Unternehmen der Branche eine Vielzahl von ICs entwickelt, die die Leistung von SiC-Leistungshalbleitern maximieren, und war 2015 der erste Anbieter von AC/DC-Wandler-Steuer-ICs zur Ansteuerung von verlustarmen Hochspannungs-SiC-MOSFETs. Nun haben wir die branchenweit ersten AC/DC-Wandler-ICs mit integrierten SiC-MOSFETs entwickelt und vereinfachen damit den Einsatz von SiC-MOSFETs in AC/DC-Wandlern für Industrieanlagen.
Die BM2SCQ12xT-LBZ-Serie umfasst die branchenweit ersten AC/DC-Wandler-ICs mit integrierten 1700-V-SiC-MOSFETs. Diese Serie erzielt bemerkenswerte Energieeinsparungen und ermöglicht eine effiziente Konfiguration von AC/DC-Wandlern, indem sie viele der Designherausforderungen löst, die bei Lösungen mit diskreten Bauelementen auftreten. Die Integration eines SiC-MOSFETs und einer optimierten Steuerschaltung für Hilfsstromversorgungen in Industrieanlagen in ein einziges Gehäuse reduziert die Anzahl der Bauteile im Vergleich zu herkömmlichen Konfigurationen erheblich (von 12 Bauteilen plus Kühlkörper auf einen einzelnen IC). Dadurch werden sowohl das Ausfallrisiko der Bauteile als auch der Entwicklungsaufwand für SiC-MOSFETs reduziert. Darüber hinaus verbessert dieses Produkt die Energieeffizienz um 5 % (und reduziert die Leistungsverluste um 28 %). Diese Eigenschaften führen zu einer drastischen Größenreduzierung, erhöhter Zuverlässigkeit und überlegenen Energieeinsparungen in industriellen Anwendungen. Auch
in Zukunft wird ROHM Leistungshalbleiter wie SiC-Bauelemente sowie integrierte Schaltungen zu deren Ansteuerung weiterentwickeln und so optimierte Lösungen anbieten, die zu höheren Energieeinsparungen und einer gesteigerten Leistung in Industrieanlagen beitragen.
Hauptmerkmale:
Die BM2SCQ12xT-LBZ-Serie nutzt ein spezielles Gehäuse zur Integration eines 1700-V-SiC-MOSFETs sowie einer Steuerschaltung (d. h. einer SiC-MOSFET-Gate-Treiberschaltung), die für Hilfsnetzteile im Industriebereich optimiert ist.
Diese fortschrittlichen AC/DC-Wandler-ICs bieten folgende Merkmale, die zur Verbreitung von mit SiC-MOSFETs ausgestatteten AC/DC-Wandlern beitragen, indem sie die Zuverlässigkeit, Energieeffizienz und Kompaktheit von 400-V-AC-Industriegeräten verbessern:
1. Erhebliche Miniaturisierung durch den Ersatz von 12 Komponenten plus Kühlkörper durch ein einziges Gehäuse.
Die neueste Produktserie von ROHM ersetzt bis zu 12 Komponenten (AC/DC-Wandler-IC, 2 x 800-V-Si-MOSFET, 3 x Zenerdiode, 6 x Widerstand) plus einen doppelten Kühlkörper durch ein einziges Gehäuse, wodurch die Anzahl der benötigten externen Bauteile drastisch reduziert wird. Darüber hinaus ermöglicht die hohe Spannungsfestigkeit und das geringe Spannungsrauschen des internen SiC-MOSFETs eine Verkleinerung der Komponenten zur Rauschunterdrückung.
2. Der Arbeitsaufwand und das Risiko werden reduziert, während die integrierten Schutzfunktionen eine hohe Zuverlässigkeit gewährleisten.
Das monolithische Design verringert den Arbeitsaufwand für die Komponentenauswahl und die Zuverlässigkeitsbewertung von Sperr- und Treiberschaltungen, minimiert das Ausfallrisiko von Komponenten und vereinfacht die Entwicklung für den Einsatz von SiC-MOSFETs. Es integriert Funktionen wie Überlastschutz (FB OLP), Überspannungsschutz (VCC OVP) des Versorgungsspannungsanschlusses und hochpräzise thermische Abschaltung (TSD, implementiert über den integrierten SiC-MOSFET) sowie Überstrom- und Sekundärüberspannungsschutz. Die Integration mehrerer Schutzschaltungen für industrielle Netzteile, die einen Dauerbetrieb erfordern, verbessert die Systemzuverlässigkeit deutlich.
3. Die Leistung des SiC-MOSFETs wird maximiert, um die Energieeinsparung erheblich zu steigern.
Die für den internen SiC-MOSFET optimierte integrierte Gate-Treiberschaltung verbessert den Wirkungsgrad im Vergleich zu herkömmlichen Si-MOSFETs um bis zu 5 % (ROHM-Studie, April 2018). Darüber hinaus wird für die Steuerschaltung ein Pseudo-Resonanzverfahren eingesetzt, das einen effizienteren Betrieb mit geringerem Rauschen als herkömmliche PWM-Modulationssysteme ermöglicht und somit die Auswirkungen von Rauschen auf Industrieanlagen minimiert.
Vorteile von SiC-MOSFETs:
SiC-MOSFETs bieten gegenüber ihren Silizium-Pendants bei hohen Spannungen mehrere Vorteile, wie z. B. geringere Schalt- und Leitungsverluste, höhere Belastbarkeit und größere Temperaturstabilität. Dies ermöglicht eine Reduzierung der benötigten Bauteile und der Montagefläche und verbessert gleichzeitig die Energieeinsparung beim Einsatz in AC/DC- und DC/DC-Wandlern. Beispielsweise durch die Verkleinerung der Kühlkörper und der Induktivität dank höherer Schaltfrequenz.
Produktpalette
Anwendungsbeispiele
- Universal-Wechselrichter
- AC-Servos
- SPS (Speicherprogrammierbare Steuerungen)
- Fertigungsanlagen
- Roboter
- Gewerbliche Klimaanlagen
- Industriebeleuchtung (z. B. Leuchten)
Optimiert für Hilfsstromkreise in 400-V-AC-Industrieanlagen
