6A 650V DFN的SiC二极管130w产品量产 目前免费提供样品

韬略科技EMC 发表于 2020-09-04 11:17:28 收藏 已收藏
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6A 650V DFN的SiC二极管130w产品量产 目前免费提供样品

韬略科技EMC 发表于 2020-09-04 11:17:28
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一、前言

PD快充电源适配器有广阔的市场机会 ,目前Vivo, Huawei, Oppo, Xiaomi主推标准品是18W-45W ;未来市场主流将会是65W , 80W, 90W, 100W , 120W 甚至200W,有 3-4 路输出 (PD ,+ type C, + type C)的产品。

目前,65W以下,会使用传统Si  MOSFET 或者GaN (氮化镓)。因为成本因素不会考虑SiC,但对于要求高效率模式98%或以上产品,会在PFC电路中使用SiC Diode。

碳化硅(SiC)器件制成的功率变换器具有更高的阻断电压,更低的导通电阻和更高的导热性,因此有望实现更高的功率密度。在可用的SiC器件类型中,与SiC JFET或SiC晶体管相比,N沟道增强模式SiC MOSFET具有结构简单,易于设计和低损耗的优势,因此在取代传统Si MOSFET或Si IGBT方面具有最大的兼容性。

目前Alpha,6A 650V DFN的SiC二极管已经在倍思130w产品量产,目前可以免费提供样品

图1 倍思推出120W的充电器

根据充电头网站的拆解结果:安森美 NCP1616A1 PFC控制器,驱动NV6127,配合SiC二极管,用于功率因数校正。

图2 120W充电器的实物拆解图

碳化硅二极管,用于PFC升压整流,来自香港Alpha power,ACD06PS065,6A 650V。

图3 ACD06PS065G规格书

二、SiC相关应用场景说明及优势分享

关于SiC Mosfet 与IGBT的使用场景说明:

图4 SiC Mosfet 与IGBT的使用场景说明

经实验测试,采用SiC MOSFET的电源模块,满载150A20V输出时,效率达到93%,相比IGBT模块85%的效率,提升了8个百分点。成本上,开关管和驱动部分成本有所增加,但是变压器、输出电感、半桥输入电容、输出电容、散热型材、散热风扇及整体外壳成本有所下降,整体成本基本维持不变。体积上,变压器体积减小一半,电路板尺寸基本不变,散热型材体积减小一半,散热风扇由1个Ø120变为2个Ø40,模块整体体积大约减小了1/3。

图5 SiC器件成本优势分析

三、经验分享

案例:1200V/75mΩ高性价比SIC MOSFET助力6.6KW车载OBC全桥逆变,较主流型号成本降低10%。

车载OBC充电机电路主要由AC/DC整流、升压PFC、全桥逆变、AC/DC整流四部分组成,OBC车载充电机简易电路框图如下图6所示。

图6:OBC车载充电机简易电路框图

为提升6.6KW的车载OBC充电效率,其全桥逆变的开关管一般选用高耐压、低导通损耗的1200V/80mΩ SIC MOSFET做设计,针对这个规格,市场上主流应用的型号为WOLFSPEED(科锐)的C2M0080120D、Littelfuse(力特)的LSIC1MO120E0080,均为TO-247-3封装,两个型号可以完全pin-pin兼容,市场上的价格也基本相当。

为满足市场端设计研发人员为兼容普通MOSFET的栅源工作电压(主要是正电压+15V)设计,并降低系统设计成本的需求,世界知名半导体供应商Wolfspeed(科锐)有推出一款自带独立驱动源引脚(又称开尔文源极引脚)的TO-247-4封装、具有更低的导通阻抗、单价设计成本相比1200V/80mΩ的SIC MOSFET可降低10%的SIC MOSFET,型号为 C3M0075120K,下面提供下LSIC1MO120E0080、C2M0080120D和C3M0075120K电性参数对比,参考如下图7所示。

图7:SIC MOSFET LSIC1MO120E0080、C2M0080120D和C3M0075120K电性参数对比

通过如上图所示,可知,Wolfspeed(科锐)新推出的C3M0075120K SIC MOSFET产品技术优势明显:

(1)在Tc=25℃条件下,75mΩ导通电阻+51nC总栅极电荷,具有更低的开关损耗特性;在高温条件下仍可维持较低的导通电阻,有利于提高工作效率的同时降低了系统的冷却需求;

(2)栅源电压VGS建议值为-4V和+15V,与普通MOSFET相同的栅极工作电压设计,产品兼容性更强;

(3) 反向传输电容低至3pF,可有效抑制开关噪声,改善Vge波形振铃,避免关断期间因栅极振动过大出现误导通现象;

(4) 器件的总开启时间为33ns,总关闭时间为44ns,具有快速开关能力,可满足用户高速开关的需求。

Wolfspeed(科锐)C3M0075120K SIC MOSFET采用TO-247-4封装,共有4个pin脚,分别为pin1(D极)、pin2(S极)、pin3(S极-开尔文源极)、pin4(G极),其实物图和内部功能框图参考如下图8所示。

图8:Wolfspeed(科锐)C3M0075120K SIC MOSFET的实物图和内部功能框图

通过如上图所示,可知:

Wolfspeed(科锐)C3M0075120K SIC MOSFET采用先进的C3MSiCMOSFET技术,经过优化的封装,自带独立驱动源引脚(pin3),又称开尔文源极引脚,其用作栅极驱动电压的参考电势,从而消除电压降对源极(S极)封装寄生电感的影响,可以最大限度地减少门极振荡并减少系统损耗。

除去如上的设计优势外,Wolfspeed(科锐)C3M0075120K SIC MOSFET的漏极和源极之间的爬电距离为8mm,可参考其尺寸图,见下图9所示。

图9:Wolfspeed(科锐)C3M0075120K SIC MOSFET封装尺寸图

最后,总结下Wolfspeed(科锐)C3M0075120K SIC MOSFET器件优势:

1.低损耗

在Tc=25℃条件下,75mΩ导通电阻+51nC总栅极电荷,具有更低的导通损耗和开关损耗特性;同时,在高温Tc=100℃条件下,仍可维持较低的导通电阻(典型值为100mΩ),有利于提高工作效率的同时降低了系统的冷却需求;

采用自带独立驱动源引脚的TO-247-4封装,可有效消除电压降对源极封装寄生电感的影响,可以最大限度地减少门极振荡并减少系统损耗;

2.兼容性强

栅源电压VGS建议值为-4V和+15V,与普通MOSFET相同的栅极工作电压设计,产品兼容性更强;

3.低开关噪声

反向传输电容低至3pF,可有效抑制开关噪声,改善Vge波形振铃,避免关断期间因栅极振动过大出现误导通现象;

4.快速开关能力

器件的总开启时间为33ns,关闭时间为44ns,可满足用户针对高速开关的需求;

5.高安全性

相比TO-247-3封装的漏极和源极之间的爬电距离5.44mm,TO-247-4封装的漏极和源极之间的爬电距离高达8mm,产品具有更高的安全性;

6.更低的成本

单价成本相比Littelfuse(力特)LSIC1MO120E0080 和 Wolfspeed(科锐)C2M0080120D降低10%,全桥逆变单机用量4颗,可大幅降低系统设计成本。

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