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ROHM全SiC功率模块的强大阵容有助于大功率应用的高效化与小型化

时间:2017-05-17  来源:未知  作者:华东政法继续教育学院

<概要>

寰球知名半导体系造商ROHM面向工业装备用的电源、太阳能发电功率调节器及UPS等的逆变器、转换器,开发出额定1200V 400A、600A的全SiC功率模块“BSM400D12P3G002”、“BSM600D12P3G001”。

本产品通过ROHM独占的模块内部结构及散热设计优化,实现了600A额定电流,由此,在工业设备用大容量电源等更大功率产品中的应用成为可能。另外,与普通的同等额定电流的IGBT模块相比,开关损耗降低了64%(芯片温度150℃时),这非常有助于应用的进一步节能。不仅如此,由于可高频驱动,还有利于外围元器件和冷却系统等的小型化。例如,依据冷却机构中的损耗仿真进行盘算,与同等额定电流的IGBT模块相比,使用SiC模块可使水冷散热器的体积减少88%。

 

本模块将于2017年6月开端销售样品。前期工序的生产基地为ROHM Apollo Co., Ltd.(日本福冈县),后期工序的生产基地为ROHM总部工厂(日本京都)。

※1200V 600A产品、PWM逆变器驱动、开关频率20kHz、导热硅脂厚度40μm以下、散热器规格采用市场上可获得信息的产品、其余温度条件等相同时

<背景>

近年来,SiC因其优异的节能效果而在汽车和工业设备等范畴的应用日益广泛,并且市场对更大电流SiC产品的需求越来越旺盛。为了最大限度地施展SiC产品的优势--高速开关性能,尤其是功率模块这类额定电流较大的产品,需要开发可抑制开关时浪涌电压影响的新封装。

2012年3月,ROHM于世界首家开始量产内置的功率半导体元件全体由碳化硅组成的全SiC功率模块。其后,相继开发出直到1200V、300A额定电流的系列产品,在众多领域中被广为采用。在IGBT模块市场,ROHM拥有笼罩主要额定电流范围100A到600A的全SiC模块产品阵容,预计未来的需求会进一步增长。

<特点>

1. 开关损耗大幅降低,有助于设备节能

搭载ROHM生产的SiC-SBD和SiC-MOSFET的全SiC功率模块,与一般的平等额定电流的IGBT模块相比,开关损耗下降64%(芯片温度150℃时)。因此,可降低应用的功率转换损耗,实现进一步节能。

 

2. 高频驱动,有利于外围元器件的小型化

PWM逆变器驱动时的损耗仿真中,与同等额定电流的IGBT模块相比,相同开关频率的损耗5kHz驱动时降低30%、20kHz驱动时降低55%,综合损耗显著减少。20kHz驱动时,所需散热器尺寸可减少88%。

不仅如斯,由于可高频驱动,还有助于外围无源器件的小型化。

 

<实现更大电流的技巧要点>

1. 封装内部电感显著降低

随着功率模块产品的额定电流越来越大,开关工作时的浪涌电压变大,因此需要降低封装内部的电感。此次的新产品通过优化内置的SiC元器件配置、内部版图及引脚结构等,内部电感比以往产品低约23%。同时,开发了相同损耗时的浪涌电压比以往封装低27%的G型新封装,从而胜利实现额定电流400A、600A的产品。而且,在等同浪涌电压驱动前提下,采取新封装可降低24%的开关损耗。

 

2. 封装的散热性能显著晋升

要实现额定600A的大电流,不仅需要降低内部电感,还需要优异的散热性能。新产品进步了对模块的散热性影响显著的底板部分的平坦性,从而使底板和客户装置的冷却机构间的热阻减少57%。

 

另外,与之前的SiC模块产品一样,此次也推出了用来评估的驱动用栅极驱动器板,赞助客户轻松进行产品评估。

<SiC功率模块产品阵容>

 

<术语讲解>

?电感

表现使流动的电流产生变化时因电磁感应发生的电动势的大小的量。

?浪涌电压

在电流安稳流动的电路中霎时急剧变动的电压。本文中详细是指关断MOSFET的开关时产生的电压。

?IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)

绝缘栅双极晶体管。在栅极装有MOSFET的双极晶体管。

?MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor)

金属-氧化物-半导体场效应晶体管。是FET中最被广泛应用的构造。作为开关元件使用。

?SBD(Schottky Barrier Diode)

通过使金属和半导体接触从而形成肖特基结,利用其可取得整流性(二极管特性)的二极管。拥有“无少数载流子存储效应、高速性能卓越”的特色。




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