【应用】国产1200V SiC MOS管P3M12080G7助力2kW电源砖模块,效率提升超96%

2023-03-15 世强
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众所周知,在电源砖产品中,根据电源模块尺寸可分为全砖、1/16砖、1/8砖、1/4砖等,而在DC/DC电路结构拓扑一般会采用半桥/全桥LLC的设计方案,随着市场应用需求变得多样化以及半导体器件的不断突破,电源的功率密度和效率也不断提升,基于SiC器件设计的电源砖模块可提高效率和功率密度。

 

如下图1所示,为额定功率2kW的全砖DC/DC电源模块的设计主架构框图。其中主体是由逆变+同步整流搭建而成全桥LLC变换器,其功能特性为输入电压为输入400~800V,输出电压100V,频率250kHz。

图1 全桥LLC的拓扑


本文重点介绍派恩杰推出的SiC MOS管P3M12080G7应用于全砖电源模块上,全桥拓扑LLC初级侧逆变使用,额定电压为1200V,导通电阻80mΩ。由于该模块设计考虑高效率,Si基器件来做全桥LLC前级和后级的开关管,由于器件的自身材料限制使得产品的整机效率只能到93~94%,而采用第三代半导体器件如SiC可使整机效率高达96%以上。

图2 P3M12080G7的封装尺寸


国产派恩杰1200V的SiC MOS管P3M12080G7助力2kW全桥电源砖设计,具有几下几点优势:

1、最高耐压为1200V,满足400~800V输入电压系统,电压余量足够,防止MOS管关断时产生的电压尖峰而损坏;

2、导通电阻低至80mΩ,相比Si基器件,低的Rds利于减小开关损耗,有利于提高效率,峰值效率高达97%以上;

3、栅极电荷Qg典型值为54.6nC,对控制芯片的带载能力的要求很低,开关损耗低,效率高,具有更好的开关特性;

4、漏极持续电流为23A@100℃,针对2kW功率,400~800V的电压范围有足够电流余量;

6、紧凑型7引脚贴片封装形式, 可进一步降低开关损耗,提升功率密度,可以机器贴装,提高生产安装效率,增强可靠性,节省PCB板电路面积;

7、兼容SI基器件的驱动电压,推荐+15/-3V驱动,15V驱动产品优势更加明显,进一步提升了器件的可靠性,同时降低了驱动损耗,国内驱动芯片厂商大多供应15V的驱动芯片,国产配套容易;

8、国产器件,大批量出货,具有样品快速支持,供货交期、产品价格均有很好的保障。

 

综上所述,使用国产派恩杰1200V的SiC MOS管P3M12080G7,可提高电源效率,提供功率密度,降低成本,驱动芯片容易匹配,从综合成本和性能优势来看相比其他进口的SIC MOSFET具有更高的性价比。

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