Os semicondutores de potência de SiC oferecem maior eficiência energética, miniaturização e capacidade de tensão mais elevada do que os dispositivos de potência de Si existentes. Nos últimos anos, a crescente preocupação com a conservação de energia impulsionou a adoção de semicondutores de potência de SiC em aplicações industriais de 400 V CA. Além disso, os equipamentos industriais apresentam frequentemente um circuito de alimentação principal e uma fonte de alimentação auxiliar integrada que alimenta diversos sistemas de controlo. Nestas aplicações, a conservação de energia representa um desafio significativo, dado que os MOSFETs e IGBTs de Si de alta tensão e baixa eficiência, com elevadas perdas de comutação, têm sido amplamente adotados.
Em resposta, a ROHM liderou o setor no desenvolvimento de uma variedade de circuitos integrados (CIs) que maximizam o desempenho dos semicondutores de potência de SiC, tornando-se a primeira empresa a oferecer CIs de controlo de conversores CA/CC para acionar MOSFETs de SiC de alta tensão e baixa perda em 2015. Agora, criámos os primeiros CIs de conversores CA/CC do setor com MOSFETs de SiC integrados, simplificando a adoção de MOSFETs de SiC em conversores CA/CC para equipamentos industriais.
A série BM2SCQ12xT-LBZ é composta pelos primeiros circuitos integrados (CIs) conversores CA/CC do setor com MOSFETs de SiC de 1700 V integrados. Esta série consegue uma notável poupança de energia e facilita a configuração eficiente de conversores CA/CC, resolvendo muitos dos desafios de design que afetam as soluções baseadas em componentes discretos. A integração de um MOSFET de SiC e de um circuito de controlo otimizado para fontes de alimentação auxiliares em equipamentos industriais num único encapsulamento reduz significativamente o número de componentes em comparação com as configurações convencionais (de 12 componentes mais um dissipador de calor para um único CI). Reduz também o risco de falha de componentes e o esforço de desenvolvimento associado aos MOSFETs de SiC. Além disso, este produto melhora a eficiência energética em 5% (e reduz a perda de energia em 28%). Estas características traduzem-se numa redução drástica de tamanho, maior fiabilidade e economia de energia superior em aplicações industriais.
No futuro, a ROHM continuará a desenvolver semicondutores de potência, como dispositivos de SiC, juntamente com circuitos integrados para os controlar, fornecendo soluções otimizadas que contribuem para uma maior poupança de energia e desempenho em equipamentos industriais.
Características Principais
A série BM2SCQ12xT-LBZ utiliza um encapsulamento dedicado para incorporar um MOSFET de SiC de 1700V juntamente com um circuito de controlo (ou seja, um circuito de acionamento de gate para MOSFET de SiC) otimizado para fontes de alimentação auxiliares no setor industrial.
Estes circuitos integrados avançados para conversores CA/CC oferecem as seguintes características que contribuem para a proliferação de conversores CA/CC equipados com MOSFETs de SiC, melhorando a fiabilidade, a eficiência energética e a compactação de equipamentos industriais de 400 V CA:
1. Consegue uma miniaturização significativa ao substituir 12 componentes mais um dissipador de calor por um único encapsulamento.
A mais recente série de produtos da ROHM substitui até 12 componentes (conversor CI CA/CC, 2 MOSFETs de SiC de 800 V, 3 díodos Zener, 6 resistências) mais um dissipador de calor duplo por um único encapsulamento, reduzindo drasticamente o número de componentes externos necessários. Além disso, a elevada capacidade de tensão e o baixo ruído de tensão do MOSFET de SiC interno permitem uma redução do tamanho dos componentes utilizados para a supressão de ruído.
2.º Reduz o tempo de trabalho e o risco, enquanto as múltiplas funções de proteção integradas proporcionam uma fiabilidade superior.
O design monolítico reduz as horas de trabalho necessárias para a seleção de componentes e avaliação da fiabilidade dos circuitos de bloqueio e acionamento, minimizando o risco de falha dos componentes e simplificando o desenvolvimento para a adoção do MOSFET de SiC. Integra também funções como a proteção contra sobrecarga (FB OLP), a proteção contra sobretensão (VCC OVP) do pino de tensão de alimentação e o desligamento térmico de alta precisão (TSD, implementado através do MOSFET de SiC integrado), juntamente com a proteção contra sobrecorrente e a proteção secundária contra sobretensão. A incorporação de múltiplos circuitos de proteção para fontes de alimentação industriais que requerem um funcionamento contínuo melhora significativamente a fiabilidade do sistema.
3.º Maximiza o desempenho do MOSFET de SiC para melhorar drasticamente a poupança de energia.
O circuito integrado de acionamento de gate, otimizado para o MOSFET de SiC interno, melhora a eficiência até 5% em comparação com os MOSFET de silício convencionais (estudo da ROHM, abril de 2018). Além disso, é adotado um método de pseudo-ressonância para o circuito de controlo, permitindo um funcionamento mais eficiente com menor ruído do que os sistemas de modulação PWM convencionais, minimizando assim os efeitos do ruído em equipamentos industriais.
Vantagens dos MOSFET de SiC:
Os MOSFET de SiC oferecem diversas vantagens em relação aos seus equivalentes de silício a elevados níveis de tensão, tais como menores perdas de comutação e de condução, maior capacidade de gestão de potência e maior estabilidade contra variações de temperatura. Isto permite uma redução do número de componentes necessários e da área de montagem, além de melhorar a poupança de energia quando utilizados em conversores CA/CC e CC/CC. Por exemplo, reduzindo o tamanho dos componentes de dissipação de calor e do indutor através do funcionamento a uma frequência de comutação mais elevada.
Gama de produtos
Exemplos de aplicação
- Inversores de uso geral
- Servomotores CA
- PLCs (controladores lógicos programáveis)
- Equipamento de fabrico
- Robots
- Ar condicionado comercial
- Iluminação industrial (ex.: luminárias)
Otimizado para circuitos de alimentação auxiliar em equipamentos industriais de 400 V CA
