图3. 使用了BD768xFJ控制IC和1700V耐压SiC-MOSFET的辅助电源电路

使用了SiC-MOSFET的辅助电源的性能

ROHM为了便于对使用了SiC-MOSFET的简单辅助电源的性能进行评估而专门开发了评估板(参见图4)。这款评估板为了在准谐振开关AC/DC转换器中驱动1700V耐压SiC-MOSFET“SCT2H12NZ”而使用了BD768xFJ-LB。准谐振工作有助于将开关损耗控制在最低并抑制EMI。电流检测通过外置的电阻器进行。另外，通过使用轻负载时的突发模式工作和降频功能，还可实现节能化与高效化。
 

图4. 使用了SiC-MOSFET的辅助电源单元用评估板

SiC-MOSFET的开关波形如图5所示。通过不同输出负载的波形可以看出在接通SiC-MOSFET时谐振漏源电压如何变化。采用准谐振工作，可最大限度地降低开关损耗和EMI。轻负载时(Pout = 5W时，左图)的突发工作模式结束后，转为准谐振工作模式。通过跳过很多波谷来控制频率。当输出负载増加(Pout = 20W时，中图)时，波谷数量减少，频率上升。当接近规定的最大输出负载(在这种情况下Pout = 40W，右图)时，将只有一个波谷。此时，开关频率达到最大值120kHz。

另外，为了延长一次侧的开关导通时间，可以稍微降低开关频率并提高输出功率的要求。这样，一次侧电流峰值增加，传输的能量也增加(Pout = 40W时)。当超过最大输出功率时，过电流保护功能工作并阻止开关动作，以防止系统过热。

图5. 准谐振工作时的SiC-MOSFET开关波形 
 

首先，评估板因有两个工作点而以电流不连续模式(DCM)工作。然后，在最后一个工作点(40W)时正好达到电流临界模式(BCM)。根据不同的输入电压，DCM和BCM在不同的输出功率进行切换。

图6左侧是对于不同的输入电压，在最大40W的负载范围输出12V电压时的效率。如图6右侧所示，通过测量可知SiC-MOSFET的外壳温度保持在90℃以下。SiC-MOSFET的最大容许结温为175℃。芯片-外壳间的热阻远远低于外壳-环境间的热阻，因此只要是结温低于上限值的外壳即可以说是安全的。这表明该评估板即使在高达40W的输出功率条件下，无需散热器也可工作。另外，如果对SiC-MOSFET增加散热器来冷却输出整流二极管，则可以实现更高的输出功率。

图6. 使用了SiC-MOSFET的辅助电源单元评估

这里给出的是各DC输入电压的测量值，利用400 / 480V的三相AC电源也可运行评估板。PCB上安装了整流所需的二极管电桥。

利用SiC-MOSFET技术，可实现小型化并提高系统效率、可靠性及简洁性

在需要几十瓦的简单且性价比高的三相输入用单端反激式解决方案和超过400V的DC输入电压条件下，Si-MOSFET并不适用。因为大电压Si功率MOSFET的性能较低。另外，使用双端反激式或堆叠式MOSFET等设计复杂结构的辅助电源，是非常费时费力的。这部分精力应该用在主电源系统的设计上。

利用1700V SiC-MOSFET的优异性能和BD768xFJ控制IC，不仅能够设计三相系统用或高DC输入电压用的简单辅助电源，而且还可以发挥出卓越的性能。 利用基于SiC-MOSFET的技术，设计人员可提高产品的效率、简洁性、可靠性并实现小型化。1700V SiC-MOSFET在性能方面的优势可以与使用了Si-MOSFET的解决方案系统的成本相匹敌，比如可削减散热器、线圈等昂贵部件的成本。经过优化的控制IC可安全地驱动SiC-MOSFET，是能够减轻设计负担并将系统产品投入市场的周期最短化的极具突破性的解决方案。

关键词:设备 SIC 电源

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来 源：21IC中国电子网

编辑：思杨

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