I semiconduttori di potenza in SiC offrono maggiore efficienza energetica, miniaturizzazione e capacità di tensione più elevate rispetto ai dispositivi di potenza in Si esistenti. Negli ultimi anni, la crescente attenzione al risparmio energetico ha spinto all'adozione dei semiconduttori di potenza in SiC nelle applicazioni industriali a 400 V CA. Inoltre, le apparecchiature industriali spesso presentano un circuito di alimentazione principale e un alimentatore ausiliario integrato che alimenta diversi sistemi di controllo. In queste applicazioni, il risparmio energetico rappresenta una sfida significativa, poiché sono stati ampiamente utilizzati MOSFET e IGBT in Si ad alta tensione, inefficienti e con elevate perdite di commutazione.
In risposta a questa esigenza, ROHM ha guidato il settore nello sviluppo di una varietà di circuiti integrati che massimizzano le prestazioni dei semiconduttori di potenza in SiC, diventando la prima azienda a offrire circuiti integrati di controllo per convertitori AC/DC per pilotare MOSFET in SiC ad alta tensione e a basse perdite nel 2015. Ora, abbiamo creato i primi circuiti integrati per convertitori AC/DC con MOSFET in SiC integrati, semplificando l'adozione dei MOSFET in SiC nei convertitori AC/DC per apparecchiature industriali.
La serie BM2SCQ12xT-LBZ comprende i primi circuiti integrati per convertitori AC/DC con MOSFET SiC da 1700 V integrati. Questa serie consente un notevole risparmio energetico e facilita una configurazione efficiente dei convertitori AC/DC, risolvendo molte delle problematiche di progettazione che affliggono le soluzioni basate su componenti discreti. L'integrazione di un MOSFET SiC e di un circuito di controllo ottimizzato per alimentatori ausiliari in apparecchiature industriali in un unico package riduce significativamente il numero di componenti rispetto alle configurazioni convenzionali (da 12 componenti più un dissipatore di calore a un singolo circuito integrato). Riduce inoltre sia il rischio di guasti dei componenti sia l'impegno di sviluppo associato ai MOSFET SiC. Questo prodotto migliora inoltre l'efficienza energetica del 5% (e riduce le perdite di potenza del 28%). Queste caratteristiche si traducono in una drastica riduzione delle dimensioni, una maggiore affidabilità e un risparmio energetico superiore nelle applicazioni industriali.
In futuro, ROHM continuerà a sviluppare semiconduttori di potenza come i dispositivi SiC insieme ai circuiti integrati per il loro controllo, fornendo soluzioni ottimizzate che contribuiscono a un maggiore risparmio energetico e a prestazioni superiori nelle apparecchiature industriali.
Caratteristiche principali
La serie BM2SCQ12xT-LBZ utilizza un package dedicato per integrare un MOSFET SiC da 1700 V insieme a un circuito di controllo (ovvero, un circuito di pilotaggio del gate del MOSFET SiC) ottimizzato per alimentatori ausiliari nel settore industriale.
Questi IC convertitori AC/DC avanzati offrono le seguenti caratteristiche che contribuiscono alla diffusione dei convertitori AC/DC dotati di MOSFET SiC, migliorando l'affidabilità, l'efficienza energetica e la compattezza delle apparecchiature industriali a 400 V CA:
1. Ottiene una significativa miniaturizzazione sostituendo 12 componenti più un dissipatore di calore con un singolo package.
L'ultima serie di prodotti di ROHM sostituisce fino a 12 componenti (IC convertitore AC/DC, 2 MOSFET Si da 800 V, 3 diodi Zener, 6 resistori) più un doppio dissipatore di calore con un singolo package, riducendo drasticamente il numero di parti esterne necessarie. Inoltre, l'elevata capacità di tensione e il basso rumore di tensione del MOSFET SiC interno consentono una riduzione delle dimensioni dei componenti utilizzati per la soppressione del rumore.
2. Riduce le ore di lavoro e i rischi, mentre le molteplici funzioni di protezione integrate offrono un'affidabilità superiore.
Il design monolitico riduce le ore di lavoro necessarie per la selezione dei componenti e la valutazione dell'affidabilità dei circuiti di blocco e di pilotaggio, minimizzando al contempo il rischio di guasto dei componenti e semplificando l'onere di sviluppo per l'adozione del MOSFET SiC. Integra inoltre funzioni come la protezione da sovraccarico (FB OLP), la protezione da sovratensione (VCC OVP) del pin di tensione di alimentazione e lo spegnimento termico ad alta precisione (TSD, implementato tramite il MOSFET SiC integrato), insieme alla protezione da sovracorrente e alla protezione secondaria da sovratensione. L'integrazione di molteplici circuiti di protezione per gli alimentatori industriali che richiedono un funzionamento continuo migliora significativamente l'affidabilità del sistema.
3. Massimizza le prestazioni del MOSFET SiC per migliorare drasticamente il risparmio energetico.
Il circuito driver di gate integrato, ottimizzato per il MOSFET SiC interno, migliora l'efficienza fino al 5% rispetto ai MOSFET Si convenzionali (studio ROHM, aprile 2018). Inoltre, per il circuito di controllo viene adottato un metodo di pseudo-risonanza, che consente un funzionamento più efficiente con un rumore inferiore rispetto ai sistemi di modulazione PWM convenzionali, minimizzando così gli effetti del rumore sulle apparecchiature industriali.
Vantaggi dei MOSFET SiC:
i MOSFET SiC offrono diversi vantaggi rispetto alle loro controparti in silicio ad alti livelli di tensione, come minori perdite di commutazione e di conduzione, maggiore capacità di gestione della potenza e maggiore stabilità alle variazioni di temperatura. Ciò consente una riduzione del numero di componenti necessari e della superficie di montaggio, migliorando al contempo il risparmio energetico quando utilizzati in convertitori AC/DC e DC/DC. Ad esempio, riducendo le dimensioni dei componenti di dissipazione del calore e dell'induttore grazie al funzionamento a una frequenza di commutazione più elevata.
Gamma di prodotti
Esempi di applicazione
- Inverter per uso generale
- Servomotori CA
- PLC (controllori logici programmabili)
- Apparecchiature di produzione
- Robot
- Climatizzazione commerciale
- Illuminazione industriale (ad es. apparecchi di illuminazione)
Ottimizzato per circuiti di alimentazione ausiliaria in apparecchiature industriali a 400 V CA
