设计中使用的电源IC：专为SiC-MOSFET优化

电源

本文将从设计角度首先对在设计中使用的电源IC进行介绍。如“前言”中所述，本文中会涉及“准谐振转换器”的设计和功率晶体管使用“SiC-MOSFET”这两个新课题。因此，设计中所使用的电源IC，是可将SiC-MOSFET用作开关的准谐振转换器IC。
在使用电源IC的设计中，要使用SiC-MOSFET需要专用的电源IC
设计中使用的电源IC是ROHM的“BD7682FJ-LB”这款IC。BD7682FJ-LB是AC/DC转换器用的准谐振控制器，是全球首款*专为驱动SiC-MOSFET而优化的IC。（*截至2015/3/25的数据）
您可能已经注意到，开关要使用SiC-MOSFET时，需要为将SiC-MOSFET用作开关而专门设计的电源用IC。这意味着SiC-MOSFET的栅极驱动与Si-MOSFET是不同的。您可能马上会问“有什么不同呢？”，在介绍电源IC之前，先来了解一下SiC-MOSFET与Si-MOSFET的栅极驱动的不同之处。
主要的不同点是SiC-MOSFET在驱动时的VGS稍高，内部栅极电阻较高，因此外置栅极电阻Rg需要采用小阻值。Rg是外置电阻，属于电路设计的范畴。但是，栅极驱动电压绝大多数情况下都取决于IC的规格，因此虽然不是没有方法，但选用专为SiC-MOSFET用而优化的电源IC应该是上策。
具体一点来讲，在规格方面，一般的IGBT或Si-MOSFET的驱动电压为VGS＝10V～15V，电源IC以“AC/DC PWM方式反激式转换器设计手法”篇中使用的AC/DC转换器用PWM控制器IC：BM1P061FJ为例，其栅极驱动电压（OUT引脚H电压）为10.5V（min）～14.5V（max），typ为12.5V。
对此，SiC-MOSFET的VGS为20V以上，并逐渐饱和，因此一般建议使用VGS＝18V左右进行驱动。此次使用的BD7682FJ-LB的栅极驱动电压（OUT引脚钳位电压）为16.0V（min）～20.0（max），typ为18.0V。
下图是BM1P061FJ的设计过程中使用的N-ch 800V 5A的Si-MOSFET：R8005ANX（左）和此次使用的N-ch 1700V 3.7A的SiC-MOSFET：SCT2H12NZ（右）的导通电阻与VGS特性比较图。从比较图中可以看出，上述IC的栅极驱动电压在每种MOSFET将要饱和前变为VGS。

由于该比较不是在同等规格和条件下的比较，因此请当做用来理解上述VGS之不同的资料使用。
设计中所使用的电源IC：SiC-MOSFET驱动用AC/DC转换器控制IC：BD7682FJ-LB
通过前面的说明，相信您已经理解了BD7682FJ-LB作为SiC-MOSFET用IC最重要的关键点，接下来介绍其概要和特点。
＜特点＞

小型8引脚SOP-J8封装
低EMI准谐振方式
降频功能
待机时消耗电流低：19uA
无负载时消耗电流低（轻负载时采用猝发模式工作）
最高频率（120kHz）
CS引脚Leading-Edge Blanking（前沿消隐）
VCC的UVLO保护和OVP保护
逐周期过流保护电路
软启动
ZT触发器屏蔽功能及OVP保护
输入欠压保护功能（掉电）
SiC-MOSFET用栅极钳位电路

＜重要特性＞

工作电源电压范围（VCC）：15.0V～27.5V
正常工作电流： 0.80mA（typ.）
猝发模式时工作电流： 0.50mA（typ.）
最高振荡频率： 120kHz（typ.）
工作温度范围： -40℃～105℃

主要的特点是SiC-MOSFET适用和准谐振方式。准谐振方式利用软开关工作，与PWM方式相比，具有低噪声、高效率、可降低EMI的优点。
  另外，还内置多种保护功能，在690VAC这样的高电压条件下也可工作，可支持广泛的工业设备应用。其中包括电源电压引脚的过压保护、输入电压引脚Brown-In / Brown-Out（低电压输入动作禁止功能）、过流保护、二次侧电压过压保护等。



在高耐压应用中，与Si-MOSFET相比，SiC-MOSFET具有开关损耗及传导损耗少、温度带来的特性波动小的优点。这些优点有利于解决近年来的重要课题–节能化和小型化，比如有助于提高功率转换效率，可实现散热器的小型化，可高频工作从而实现变压器和电容器的小型化等。
右图是在AC/DC转换器中SiC-MOSFET与Si-MOSFET的效率比较。如图所示，预计可实现高达6%的效率提升。



另外，除此次使用的BD7682FJ-LB之外，根据FB引脚过载保护、VCC引脚过压保护功能，还有另外3种不同机型。
.BD7682FJ-LB{width:100%;    margin-top:10px;    margin-bottom:30px;    font-size:10px;    text-align: center;    border-top: 1px solid #aaabaa;    border-left: 1px solid #aaabaa; }    .BD7682FJ-LB thead tr th{    padding: 10px 4px !important; font-size: 10px;    background-color: #eee; } .BD7682FJ-LB thead tr th, .BD7682FJ-LB tbody tr td{       vertical-align: middle;       border-right: 1px solid #aaabaa;       border-bottom: 1px solid #aaabaa;       padding: 8px; }[tr] FB引脚OLPVCC引脚OVP[/tr]

BD7682FJ-LB	AutoRestart	Latch
BD7683FJ-LB	Latch	Latch
BD7684FJ-LB	AutoRestart	AutoRestart
BD7685FJ-LB	Latch	AutoRestart

最后，虽然与特性和性能没有直接关系，也在此提一下，这些产品是面向工业设备市场的、保证长期供应的产品。作为具备卓越性能和工业设备所需保护功能等的电源IC，这样的支持也是非常重要的。
下一篇文章将对准谐振方式进行介绍。
关键要点:

・在使用电源IC的设计中，要使用SiC-MOSFET需要专用的电源IC。
・SiC-MOSFET和Si-MOSFET的栅极驱动电压VGS不同。
・设计中使用了SiC-MOSFET驱动用AC/DC转换器控制IC：BD7682FJ-LB。

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