ROHM präsentiert die ersten AC/DC-Wandler-ICs mit integriertem 1700V SiC MOSFET

BM2SCQ12xT-LBZ Serie ermöglicht bei 400VAC Industrieanlagen erheblich höhere Miniaturisierung, Zuverlässigkeit und Energieeinsparungen

BM2SCQ12xT-LBZ series Industry's First AC/DC Converter ICs with Built-In 1700V SiC MOSFET

ROHM kündigt die Verfügbarkeit von AC/DC-Wandler-ICs mit integriertem 1700V SiC MOSFET an. Die BM2SCQ12xT-LBZ Serie ist optimiert für industrielle Anwendungen wie Straßenlaternen, kommerzielle Klimaanlagen, universell einsetzbare AC-Servomotoren und Wechselrichter für Geräte mit hohem Energiebedarf.

SiC-Leistungshalbleiter bieten eine höhere Energieeffizienz, Miniaturisierung und Spannungsfestigkeit als Si-Leistungsbauelemente. Das wachsende Bewusstsein für Energieeinsparungen hat in den letzten Jahren die Einführung von SiC-Leistungshalbleitern in 400VAC Industrieanwendungen gefördert. Derartige Anlagen verfügen über einen Hauptstromkreis und eine Hilfsstromversorgung, die verschiedene Steuerungssysteme mit Strom versorgt. In diesen Anwendungen sind Hochspannung-Si-MOSFETs und IGBTs mit hoher Verlustleistung weit verbreitet. Dies macht die Energieeinsparung zu einer großen Herausforderung.

ROHM ist Branchenführer bei der Entwicklung von ICs zur Leistungsmaximierung von SiC-Leistungshalbleitern. 2015 bot ROHM als erster AC/DC-Wandler-Control-ICs für die Ansteuerung von verlustarmen High-Voltage-SiC-MOSFETs an. Nun hat das Unternehmen die ersten AC/DC-Wandler-ICs mit integriertem SiC-MOSFET für den Einsatz in Industrieanlagen entwickelt.

ROHMs BM2SCQ12xT-LBZ Serie besteht aus den ersten AC/DC-Wandler-ICs mit integriertem 1700V SiC-MOSFET. Diese Serie löst viele der Designprobleme, die bei diskreten Lösungen auftreten. Sie ermöglicht große Energieeinsparungen sowie eine effiziente Konfiguration der AC/DC-Wandler. Die Integration eines SiC-MOSFETs und eines für Hilfsstromversorgungen für Industrieanlagen optimierten Regelkreises in einem IC-Gehäuse reduziert die Anzahl externer Bauteile im Vergleich zu herkömmlichen Konfigurationen erheblich (von zwölf Komponenten plus Kühlkörper zu einem einzigen IC). Darüber hinaus minimiert sie sowohl das Ausfallrisiko von Komponenten als auch den Entwicklungsaufwand bei der Einführung von SiC-MOSFETs. Das neue Produkt verbessert die Energieeffizienz um 5% und verringert die Verlustleistung um 28%. Diese Eigenschaften ermöglichen industrielle Anwendungen mit erheblich geringeren Abmessungen, verbesserter Zuverlässigkeit und höherer Energieeinsparung.

ROHM wird auch in Zukunft Leistungshalbleiter wie SiC-Bauelemente und ICs zu deren Ansteuerung entwickeln und optimierte Lösungen anbieten, die die Energieeinsparung und Leistung in Industrieanlagen verbessern.

Application Examples

 

Wesentliche Merkmale

Die BM2SCQ12xT-LBZ Serie verfügt über ein spezielles Gehäuse zur Integration eines 1700V SiC-MOSFETs zusammen mit einem Regelkreis (d.h., einer Gate-Treiberschaltung für SiC-MOSFETs), der für industrielle Hilfsstromversorgungen optimiert ist.

Die neuen AC/DC-Wandler-ICs bieten eine Reihe von Merkmalen, die die Zuverlässigkeit, Energieeffizienz und Kompaktheit von 400VAC Industrieanalgen verbessern und zur Verbreitung von AC/DC-Wandlern mit SiC-MOSFET beitragen.

Application Circuit and Adoption Results

1. Erhebliche Miniaturisierung, da ein IC-Gehäuse zwölf Komponenten und einen Kühlkörper ersetzt

Die neuesten Produkte von ROHM ersetzen bis zu zwölf Komponenten (einen AC/DC-Wandler-IC, zwei 800V Si-MOSFETs, drei Zenerdioden, sechs Widerstände) und einen Kühlkörper durch ein einziges Gehäuse. Dies verringert die Anzahl der erforderlichen externen Bauteile erheblich. Darüber hinaus reduziert die hohe Spannungs- und Span-nungsrauschfestigkeit des internen SiC-MOSFETs die Größe der zur Rauschunterdrückung verwendeten Komponenten.

 

2. Reduziert Arbeitszeiten und Risiken; mehrere integrierte Schutzfunktionen gewährleisten hohe Zuverlässigkeit
Das monolithische Design reduziert die für die Komponentenauswahl und Zuverlässigkeitsbewertung der Klemm- und Ansteuerschaltungen erforderlichen Arbeitsstunden, minimiert das Ausfallrisiko der Komponenten und vereinfacht den Entwicklungsaufwand für die Einführung von SiC-MOSFETs. Zusätzlich sind ein Überlastschutz (FB OLP), ein Überspannungsschutz (VCC OVP) des Versorgungsspannungs-Pins und eine hochgenaue thermische Abschaltfunktion (TSD) (erreicht durch die eingebauten SiC-MOSFETs) sowie Überstrom- und sekundäre Überspannungsschutzfunktionen eingebaut. Die Integration mehrerer Schutzschaltungen für industrielle Stromversorgungen mit Dauerbetrieb verbessert die Zuverlässigkeit des Systems erheblich.

AC/DC Converter Efficiency Comparison: Si vs SiC

 

3. Erhebliche Energieeinsparung durch Maximierung der SiC-MOSFET-Leistung
Die integrierte Gate-Treiberschaltung ist für den internen SiC-MOSFET optimiert. Sie verbessert den Wirkungsgrad gegenüber herkömmlichen Si-MOSFETs um bis zu 5% (laut einer Studie von ROHM im April 2018). Für den Regelreis wird ein Pseudoresonanzverfahren verwendet, das im Vergleich zu herkömmlichen PWM-Systemen einen Betrieb mit höherem Wirkungsgrad und geringerem Rauschen ermöglicht. Es minimert dadurch die Auswirkungen von Rauschen in Industrieanlagen.

 

Vorteile von SiC-MOSFETs

Im Bereich hoher Durchbruchspannungen bieten SiC-MOSFETs gegenüber ihren Silizium-Pendants eine Reihe von Vorteilen wie geringere Schalt- und Leitungsverluste, höhere Belastbarkeit und höhere Beständigkeit gegen Temperaturschwankungen. Dadurch lassen sich die Anzahl der benötigten Komponeten und die Montagefläche reduzieren. Gleichzeitig wird die Energieeinsparung beim Einsatz in AC/DC- und DC/DC-Wandlern verbessert, z.B. durch einen höheren Wirkungsgrad bei der Leistungsumwandlung sowie durch kleinere Abmessungen bei den Wärmeableitungskomponenten und der Spule im Hochfrequenzbetrieb.

Produktportfolio der BM2SCQ12xT-LBZ Serie

Part No. Supply Voltage Range Normal Operating Current Burst Operating Current Max. Operating Frequency FB OLP VCC OVP Operating Temperature Range
BM2SCQ121T-LBZ VCC: 15.0V ~ 27.5V
DRAIN: 1700V (max.)
2000µA (typ.) 500µA (typ.) 120kHz (typ.) Auto Restart Latch -40ºC to 105ºC
BM2SCQ122T-LBZ Latch Latch
BM2SCQ123T-LBZ Auto Restart Auto Restart
BM2SCQ124T-LBZ Latch Auto Restart

AC/DC Converter Diagram

Anwendungsbeispiele

  • Universell einsetzbare Wechselrichter
  • AC-Servomotoren
  • SPS (Speicherprogrammierbare Steuerungen)
  • Fertigungsanalgen
  • Roboter
  • Kommerzielle Klimaanlagen
  • Industriebeleuchtungen (z.B. Straßenlaternen)
  • Optimiert für Hilfsstromversorgungsschaltungen in 400VAC Industrieanlagen.
 

Verfügbarkeit

Die BM2SCQ12xT-LBZ Serie ist seit Januar 2019 in Muster- und seit Mai in OEM-Stückzahlen erhältlich. Ab diesem Sommer stehen auch Evaluation-Boards zur Verfügung.