パフォーマンス向上と設計の柔軟性を同時に実現!750V/6mΩ Gen4 SiC FET

UnitedSiCは、UJ4C/SC 750V SiC FETシリーズを合計13のデバイスに拡大すると同時に、パフォーマンスのリーダーシップも拡張しました。業界最高の新しい6mΩ RDS(on)  SiC FET(図1)が主導するこのシリーズには、9、11、18、23、33、44、および60mΩのオプションがあります。 5usの堅牢な短絡耐時間定格は、6mΩオプションの追加機能です(図2)。 現在、このパフォーマンスと追加のオプションにより、設計者は、電力設計で十分な設計マージンと回路の堅牢性を維持しながら、最適なコストと効率のトレードオフを実現できます。

650V Gen3および750V Gen 4 UnitedSiC FET のRDS(on) をSiC MOSFETの競合製品と比較
図1. 650V Gen3および750V Gen 4 UnitedSiC FET のRDS(on) をSiC MOSFETの競合製品と比較
短絡耐時間定格5µsを備えた最も低いRDS(on) のSiC FET
図2. 短絡耐時間定格5µsを備えた最も低いRDS(on) のSiC FET

パフォーマンスと柔軟性

UnitedSiCは、業界最高のオン抵抗x面積(Ron x A)性能により、さまざまな電力レベルにわたってクラス最高の性能指数を提供できる、Gen 4 SiC FETポートフォリオを拡充しました。オン抵抗6mΩから60mΩの750V SiC FETをTO-247-3LおよびTO-247-4Lパッケージで提供しています。 図3は、拡張された750Vポートフォリオを示しています。9つの新しいデバイスにより、設計者は、限られた選択肢で妥協することなく、システムの効率、熱管理の複雑さ、およびコストを最適化するための柔軟性を高めることができます。 750Vデバイスのなかから選択することにより、設計者は、製品の範囲をカバーするために複数の異なるメーカーのSiCコンポーネントで設計するのではなく、UnitedSiCが提供する同じベンチマークテクノロジーを使用することで、多くのアプリケーションと電力レベルに対応できます。

図3.  750V SiC FET の RDS(on) 競合他社との比較
図3. 750V SiC FET の RDS(on) 競合他社との比較


新しいSiC FETの設計の柔軟性の例を図4に示します。ここでは、3.6kWのトーテムポール力率補正(TPPFC)回路でいくつかのデバイスを比較しています。 18mΩまたは60mΩのTO-247-4L FETが、TPPFCアプリケーションに最適です。この図は、新しい23mΩ、33mΩ、および44mΩの750V SiC FETで得られた性能を示しており、ピーク効率は99.3%に達しています。全負荷効率の最適化または熱管理要件の最小化が非常に重要である場合、設計者はUJ4C075018K4Sを選択します。軽負荷から中負荷の効率とコストパフォーマンスが顧客の要求で高いランクにある場合は、UJ4C075023K4SまたはUJ4C075033K4Sが優れた選択肢です。一方、低電力(1.5kWなど)システムと低コストオプションの選択を調整することで、設計者はUJ4C075044K4SおよびUJ4C075060K4S製品を選択することができます。これらの各オプションは、UnitedSiC FET-Jet CalculatorTMhttps://info.unitedsic.com/fet-jet)を使用するだけで、さまざまなトポロジーで評価でき、製品ポートフォリオの拡大に合わせて設計できることを示しています。

図 4.  3.6KW トーテムポール PFC における750V Gen 4 UnitedSiC FET の性能。色付きのバーは、さまざまなデバイスを使用した場合の電力損失を示しています。これらはすべて使用できますが、全負荷での効率は異なります。
図 4. 3.6KW トーテムポール PFC における750V Gen 4 UnitedSiC FET の性能。色付きのバーは、さまざまなデバイスを使用した場合の電力損失を示しています。
   これらはすべて使用できますが、全負荷での効率は異なります。

750Vでさらなる設計マージンを

UnitedSiCのGen4 SiC FETは、自動車および産業用充電、トラクションインバーター、ソリッドステートサーキットブレーカー、テレコム整流器、データセンターPFCおよびDC / DC変換、再生可能エネルギーおよびエネルギー貯蔵アプリケーションでのWBGの採用を加速するように設計された画期的なパフォーマンスレベルを提供します。

定格750Vデバイスの場合、400Vまたは500Vのバッテリー/バス電圧アプリケーション用に設計マージンを追加できます。 定格電圧が上昇しているにもかかわらず、これらの新しいデバイスは高度なセル密度を採用しているので単位面積あたりのRDS(on)を低減し、すべてのパッケージにおいて業界で最も低い抵抗値の製品を提供します。 さらに、高い電流定格は、熱性能が改善されたデバイスの高度な焼結ダイアタッチ技術によって達成されています。 最高のオン抵抗性能(図5に示す)を使用すると、全温度範囲で導通損失が大幅に低下します。

図 5.  750V Gen 4 SiC FET の単位面積当たりのオン抵抗を競合他社の 650V SiC と比較
図 5. 750V Gen 4 SiC FET の単位面積当たりのオン抵抗を競合他社の 650V SiC と比較

設計のしやすさは、UnitedSiC SiC FETスイッチでも特徴づけられています。 すべてのデバイスは、標準の0V〜12Vまたは15Vのゲート駆動電圧で安全に駆動できます。 5Vスレッショルド電圧で良好なノイズマージンが維持されます。 前世代と同様に、これらの新しいSiC FETは、すべての一般的なSi IGBT、Si MOSFET、およびSiC MOSFET駆動電圧で動作でき、ESDゲート保護クランプが組み込まれています。

性能指数

これらの新しいSiCFETは、オン抵抗が低いことに加えて、ハードスイッチング回路とソフトスイッチング回路の両方で効率を向上させます。 トーテムポールPFCや標準の2レベルインバーターなどのハードスイッチ回路では、単位面積あたりのオン抵抗が低く、出力容量が低く、低電圧Si MOSFETに蓄積された電荷がほぼゼロであるため、逆回復電荷(Qrr)と低いEoss/Qoss等優れた性能を発揮します。 これらのデバイスは、低電圧降下VF(<1.75V)を備えた優れた堅牢な一体型ダイオード特性を示します。

Gen 4 SiC FETは、LLCやPSFBなどの高周波のソフトスイッチング共振コンバータートポロジーでもパフォーマンスが向上します。 750V FETの画期的な性能は、オン抵抗が大幅に低減されたことと同時に、同等のRDS(on)に対して、より低い出力容量Coss(tr)を提供することで実現します。 ソフトスイッチングの性能指数(RDS(on) x Coss(tr)として表される)の利点は、使用される動作温度の全範囲にわたってクラス最高です。

SiC MOSFET の比較

図6に示すレーダープロットは、Gen 4 750V SiC FETと競合650V SiC MOSFET製品との比較優位性をまとめたものです。 キーのハードスイッチングとソフトスイッチングのパラメーターを見ると、SiC FETは比類のないものです。 単位面積あたりのオン抵抗が非常に低いため、既存のSiまたは新しいWBG競合テクノロジーでは達成できないパフォーマンスレベルの標準ディスクリートパッケージが可能になります。

図 6. UnitedSiC 750V FETのレーダープロットは、主要なパラメタが正規化された比較です(注:値が小さいほど優れています)
図 6. UnitedSiC 750V FETのレーダープロットは、主要なパラメーターが正規化された比較です(注:値が小さいほど優れています)

まとめ

UnitedSiCのこれらのSiC FETは、高度なGen4テクノロジーによって実現されるまったく新しいレベルのパフォーマンスを提供します。 UnitedSiCは、6mΩ SiC FETの導入により、新しいパフォーマンスベンチマークを提供します。この電圧クラスで最も幅広いWBGポートフォリオにより、必要な設計の柔軟性をユーザーに提供します。 750Vオプションが追加されたことにより、設計者はバス電圧のマージンを追加できるようになりました。 重要な「性能指数」により、パワー設計者が次世代システム設計で恩恵を受けることができるような、全体的に優れた性能のSiC FET製品を提供します。  

これらの新しいデバイスの詳細については、 https://info.unitedsic.com/gen4 にアクセスしてください。

お問い合わせ

本記事に関してご質問などありましたら、以下より問い合わせください。

UnitedSiC メーカー情報Topページへ

UnitedSiC メーカー情報Topページへ戻りたい方は、以下をクリックください。