Les semi-conducteurs de puissance en SiC offrent une efficacité énergétique supérieure, une miniaturisation accrue et une capacité de tension plus élevée que les dispositifs de puissance en Si existants. Ces dernières années, la préoccupation croissante pour la conservation de l'énergie a favorisé l'adoption des semi-conducteurs de puissance en SiC dans les applications industrielles 400 V CA. De plus, les équipements industriels comportent souvent un circuit d'alimentation principal et une alimentation auxiliaire intégrée qui alimente divers systèmes de contrôle. Dans ces applications, la conservation de l'énergie représente un défi majeur, car les MOSFET et IGBT en Si haute tension, peu efficaces et présentant des pertes de commutation élevées, sont largement utilisés.
En réponse, ROHM a été un pionnier dans le développement de circuits intégrés (CI) optimisant les performances des semi-conducteurs de puissance en SiC, devenant ainsi la première entreprise à proposer, en 2015, des CI de commande pour convertisseurs CA/CC pilotant des MOSFET en SiC haute tension à faibles pertes. Aujourd'hui, nous avons créé les premiers CI de conversion CA/CC du marché intégrant des MOSFET en SiC, simplifiant ainsi l'adoption de ces transistors dans les convertisseurs CA/CC pour les équipements industriels.
La série BM2SCQ12xT-LBZ est la première du secteur à intégrer des circuits intégrés de conversion AC/DC avec MOSFET SiC 1700 V. Cette série permet des économies d'énergie remarquables et simplifie la configuration des convertisseurs AC/DC en résolvant de nombreux problèmes de conception rencontrés avec les solutions à base de composants discrets. L'intégration d'un MOSFET SiC et d'un circuit de commande optimisé pour les alimentations auxiliaires des équipements industriels dans un seul boîtier réduit considérablement le nombre de composants par rapport aux configurations classiques (de 12 composants et un dissipateur thermique à un seul circuit intégré). Elle réduit également le risque de défaillance des composants et les efforts de développement liés aux MOSFET SiC. De plus, ce produit améliore l'efficacité énergétique de 5 % (et réduit les pertes de puissance de 28 %). Ces caractéristiques se traduisent par une réduction de taille significative, une fiabilité accrue et des économies d'énergie supérieures dans les applications industrielles.
À l'avenir, ROHM continuera de développer des semi-conducteurs de puissance, tels que les dispositifs SiC, ainsi que des circuits intégrés pour leur commande, afin de proposer des solutions optimisées contribuant à des économies d'énergie et à des performances accrues dans les équipements industriels.
Caractéristiques principales :
La série BM2SCQ12xT-LBZ utilise un boîtier dédié intégrant un MOSFET SiC 1700 V et un circuit de commande (circuit de commande de grille du MOSFET SiC) optimisé pour les alimentations auxiliaires industrielles.
Ces circuits intégrés de conversion AC/DC avancés offrent les avantages suivants, contribuant à la généralisation des convertisseurs AC/DC à MOSFET SiC en améliorant la fiabilité, l'efficacité énergétique et la compacité des équipements industriels 400 V AC :
1. Miniaturisation significative grâce au remplacement de 12 composants et d'un dissipateur thermique par un seul boîtier.
La dernière série de produits ROHM remplace jusqu'à 12 composants (circuit intégré de conversion AC/DC, 2 MOSFET SiC 800 V, 3 diodes Zener, 6 résistances) et un double dissipateur thermique par un seul boîtier, réduisant ainsi considérablement le nombre de composants externes nécessaires. De plus, la capacité de tension élevée et le faible bruit de tension du MOSFET SiC interne permettent de réduire la taille des composants utilisés pour la suppression du bruit.
2. Elle réduit les heures de travail et les risques, tandis que les multiples fonctions de protection intégrées offrent une fiabilité supérieure.
La conception monolithique réduit le temps de travail nécessaire à la sélection des composants et à l'évaluation de la fiabilité des circuits de blocage et de commande, tout en minimisant le risque de défaillance des composants et en simplifiant le développement pour l'adoption des MOSFET SiC. Elle intègre également des fonctions telles que la protection contre les surcharges (FB OLP), la protection contre les surtensions (VCC OVP) de la broche d'alimentation et l'arrêt thermique de haute précision (TSD, mis en œuvre via le MOSFET SiC intégré), ainsi que la protection contre les surintensités et la protection secondaire contre les surtensions. L'intégration de multiples circuits de protection pour les alimentations industrielles nécessitant un fonctionnement continu améliore considérablement la fiabilité du système.
3. Elle maximise les performances du MOSFET SiC pour améliorer considérablement les économies d'énergie.
Le circuit de commande de grille intégré, optimisé pour le MOSFET SiC interne, améliore l'efficacité jusqu'à 5 % par rapport aux MOSFET Si conventionnels (étude ROHM, avril 2018). De plus, une méthode de pseudo-résonance est adoptée pour le circuit de commande, permettant un fonctionnement plus efficace et moins bruyant que les systèmes de modulation PWM conventionnels, minimisant ainsi l'impact du bruit sur les équipements industriels.
Avantages des MOSFET SiC :
les MOSFET SiC offrent plusieurs avantages par rapport à leurs homologues en silicium à haute tension, tels que des pertes de commutation et de conduction réduites, une capacité de gestion de puissance supérieure et une meilleure stabilité face aux variations de température. Ceci permet de réduire le nombre de composants nécessaires et la surface de montage, tout en améliorant les économies d'énergie lors de leur utilisation dans les convertisseurs AC/DC et DC/DC. Par exemple, en réduisant la taille des composants de dissipation thermique et de l'inductance grâce à un fonctionnement à une fréquence de commutation plus élevée.
Gamme de produits
: Exemples d'applications
: - Onduleurs à usage général
- Servomoteurs AC -
Automates programmables (PLC)
- Équipements de production
- Robots
- Climatisation commerciale
- Éclairage industriel (ex. : luminaires)
Optimisé pour les circuits d'alimentation auxiliaire dans les équipements industriels 400 V AC
