SIC功率器件小型化可靠稳定性应用解决方案!-国晶微半导体

SIC功率器件选型工程师
2021-07-05

  近年来,随着人们节能意识的提高,能够承受更高电压、更节能、体积更小的SiC碳化硅功率半导体在交流400V工业设备领域得到越来越广泛的应用。另一方面,除了主电源电路外,还内置辅助电源,为工业设备中的各种控制系统提供电源电压。但由于设计周期的考虑,低耐压的Si-MOSFET和大损耗的IGBT仍被广泛应用,在节能方面存在很大的问题。


  针对这些挑战,内置高压低损耗SiC(碳化硅) MOSFET的插电式AC/DC变换器IC,并一直致力于开发能在更大程度上发挥SiC碳化硅肖特基功率半导体性能的IC,处于行业领先地位。


  本次新产品内置节能性能优异的SiC MOSFET和针对工业设备辅助电源*3优化的控制电路,并采用小型表面贴装封装(TO-263),有利于节能型AC/DC变换器的开发。新产品可以使用设备自动安装在电路板上,这在过去是不可能的;而且,当用于交流400V、输出功率小于48W的辅助电源时,与普通产品的配置相比,元器件数量明显减少(散热器和12个元器件的数量减少到1个)。这不仅降低了元件失效的风险,而且通过sicmosfet将功率转换效率提高了5%。因此,它不仅有助于降低工厂的安装成本,而且提供更小、更可靠、更节能的解决方案。

碳化硅功率器件-国晶微半导体

  未来,本司讲继续研发SIC(碳化硅)先进的功率半导体器件,不断优化这些产品,提供更好的解决方案,为工业设备节能和系统优化做出贡献。


  新产品的优势特性!


  集成了1700V耐压SiC MOSFET和为工业设备辅助电源优化的SiC MOSFET驱动器栅极驱动电路。通过以下特点的实现,节能型AC/DC变换器的开发更加容易,不仅可以大大降低工厂的安装成本,而且可以为工业设备提供更小、更高的可靠性和更多的节能解决方案。


  1.可支持高达48W输出功率的表面贴装封装产品,有助于大大降低工厂的安装成本


  新产品采用专门为内置SiC MOSFET研制的表面贴装封装to263-7l。尽管它的体积很小,但在处理大功率时,它可以完全保证封装的安全性(爬电距离)。作为无散热器的表面贴装组件,它可以支持高达48W(24V、2a等)的输出功率。自动设备可以用来将产品安装在电路板上,这是过去无法实现的。具有减少元器件数量的优点,将有助于大大降低工厂的安装成本。


  2.将散热器和最多12个组件减少到一个,在小型化方面具有压倒性优势


  新产品采用一体化包装。与普通的分立产品结构相比,器件数量明显减少。一个封装包含多达12个组件(AC/DC转换器控制IC、800V耐压硅MOSFET)×2.齐纳二极管×3.电阻器×6)和散热器。另外,SiC-MOSFET具有耐压高、抗噪性好的特点,也可以实现降噪元件的小型化。


  3.降低开发周期和风险,内置保护功能,显著提高可靠性


  新产品采用集成封装,减少了器件选型和箝位电路、驱动电路可靠性评估的工时,降低了器件失效的风险,缩短了引入SiC-MOSFET的开发周期。此外,除了内置SiC MOSFET实现高精度热关断外,还配备了过载保护(FB OLP)、电源电压引脚过电压保护(VCC OVP)、过电流保护,二次侧电压过电压保护等丰富的保护功能要求工业设备电源连续驱动,从而达到更高的可靠性。


  4.激发了SiC MOSFET的性能,节能效果显著


  新产品中用于驱动sicmosfet的栅极驱动电路可以在更大程度上激发sicmosfet的强度。与硅MOSFET的普通配置相比,功率转换效率可提高5%(根据Rohm 2021年6月的调查数据)。另外,本产品的控制电路采用准谐振方式。与普通PWM方式相比,工作噪声低,效率高,可以充分降低噪声对工业设备的影响。

碳化硅MOSFET应用示意图!

  产品的应用方向:


  通用逆变器


  交流伺服


  PLC(可编程逻辑控制器)


  制造设备


  机器人


  商用空调


  工业照明(路灯等)


  各种工业设备的辅助电源电路,交流400V规格。


  无锡国晶微半导体技术有限公司是宽禁带第三代半导体碳化硅SiC功率器件、氮化镓GaN光电器件以及常规集成电路研发及产业化的高科技创新型企业,从事碳化硅场效应管,碳化硅肖特基二极管、GaN光电光耦继电器、单片机集成电路等产品芯片设计、生产与销售并提供相关产品整体方案设计配套服务,总部位于江苏省无锡市高新技术开发区内,并在杭州、深圳和香港设有研发中心和销售服务支持中心及办事处。


  公司具有国内领先的研发实力,专注于为客户提供高效能、低功耗、低阻值、品质稳定的碳化硅高低功率器件及光电集成电路产品,同时提供一站式的应用解决方案和现场技术支持服务,使客户的系统性能优异、灵活可靠,并具有成本竞争力。


  公司的碳化硅功率器件涵盖650V/2A-100A,1200V/2A-90A,1700V/5A-80A等系列,产品已经投入批量生产,产品完全可以对标国际品牌同行的先进品质及水平。先后推出全电流电压等级碳化硅肖特基二极管、通过工业级、车规级可靠性测试的碳化硅MOSFET系列产品,性能达到国际先进水平,应用于太阳能逆变电源、新能源电动汽车及充电桩、智能电网、高频电焊、轨道交通、工业控制特种电源、国防军工等领域。由于其具有高速开关和低导通电阻的特性,即使在高温条件下也能体现优异的电气特性,大幅降低开关损耗,使元器件更小型化及轻量化,效能更高效,提高系统整体可靠性,可使电动汽车在续航里程提升10%,整车重量降低5%左右,并实现设计用充电桩的高温环境下安全、稳定运行。


  特别在高低压光耦半导体技术方面更是拥有业内领先的研发团队。在国内创先设计开发了28nm光敏光栅开关PVG芯片技术,并成功量产应用于60V、400V、600V高低压、低内阻、低电容的光电耦合继电器芯片、涵盖1500kVrms SOP超小封装及3750kVrms隔离增强型常规SMD、DIP等不同封装,单路、双路、混合双路、常开常闭等电路产品,另包括200V SOI MOS/LIGBT集成芯片、100V CMOS/LDMOS集成芯片、8bit及32bit单片机等集成电路产品,均获得市场及各重点科研单位、检测机构的新产品认定。


  公司核心研发团队中大部分工程师拥有硕士及以上学位,并有多名博士主持项目的开发。公司建立了科技创新和知识产权管理的规范体系,在电路设计、半导体器件及工艺设计、可靠性设计、器件模型提取等方面积累了众多核心技术,拥有多项国际、国内自主发明专利。


  “国之重器,从晶出发,自强自主,成就百年”是国晶微半导体的企业目标,我们为员工提供精彩的发展空间,为客户提供精良的产品服务,我们真诚期待与您携手共赢未来。

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