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ROHM扩展全SiC功率模块阵容

  

     日本ROHM Semiconductor公司针对太阳能调速器中的逆变器和转换器,不间断电源(UPS)和工业设备的电源进行优化,开发出额定1200V 400A / 600A的全碳化硅(SiC)功率模块 [BSM400D12P3G002/BSM600D12P3G001]

 

 

      BSM600D12P3G001通过采用原有内部结构和优化散热设计的新封装,达到600A的额定电流,支持更高功率的应用,如工业设备的大型电源。

      此外,与绝缘栅双极晶体管(IGBT)模块相同的额定电流下,开关损耗降低了64%(芯片温度为150°C),大大提高了节能效果。

      另外,伴随着通过高频运转来减小外围部件的尺寸,在高频率下驱动时,降低开关损耗的效果更大,有利于冷却等系统的小型化。例如,从冷却系统中的损耗模拟的初步计算出来,采用SiC模块可以将等效IGBT模块的水冷散热片尺寸降低高达88%。

      近年来,由于其优越的节能性能和对产品处理更大电流这一需求的满足,SiC已经在更多的市场(包括汽车和工业部门)中获得了更多的应用。然而,为了最大限度地提高SiC的高速开关特性,特别是在功率模块等大电流额定值的产品中,需要开发一种新的封装,可以抑制开关过程中浪涌电压的影响。

      罗姆表示,20123月,它首次批量生产完全由碳化硅组成的功率半导体元件的全SiC功率模块。此后,相继开发出已经在各种领域采用的高达1200V / 300A的大功率产品。最新的模块采用新的封装设计,扩展了公司的SiC模块阵容,以覆盖100A600A的关键电流范围,以满足IGBT市场日益增长的需求。

降低的开关损耗有助于更大的节能

 

额定电流相同情况下,对比IGBT,基于ROHM SiC肖特基势垒二极管(SBDs)和金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的全SiC功率模块,使开关损耗降低64%(芯片温度为150℃)。这最大限度地减少了应用中的功率转换损耗,有助于提高节能。

 

       高频驱动器支持更小尺寸的外围组件

 

 

      5kHz驱动使用PWM逆变器驱动进行的损耗模拟下降了30%,而在20kHz PWM和等效额定IGBT模块下,总损耗更大幅度地降低55%。在20kHz应用情况下,散热器的尺寸可以减少88%。高频驱动器还支持使用更小的被动外设组件。

       实现更大电流的技术挑战

1.降低封装电感

 

 

      增加电源模块的电流额定值也会增加开关过程中的浪涌电压,因此必要使封装内的电感最小化。然而,优化SiC器件的内部布局以及端子配置和图案布局使ROHM能够将内部电感降低23%,而传统产品。与标准封装相比,新的G型封装以相同的损耗将浪涌电压抑制了27%,从而能够开发400A600A模块。在相同的浪涌电压驱动条件下,这种新封装还可以将开关损耗降低24%。

2.改善封装散热

 

 

       达到600A的额定电流不仅要降低内部电感,还要减少发热量。通过提高显着有助于模块散热的基板部分的平坦度,ROHM能够将冷却机构和客户基板之间的热阻降低57%。