ROHM开发出业界顶级高效率与软开关兼备的650V耐压IGBT “RGTV/RGW系列”
<概要>
全球知名半导体制造商ROHM新开发出兼备业界顶级低传导损耗※1和高速开关特性的650V耐压IGBT※2“RGTV系列(短路耐受能力※3保持版)”和“RGW系列(高速开关版)”,共21种机型。这些产品非常适用于UPS(不间断电源)、焊接机及功率控制板工业设备、空调、IH(感应加热)等消费电子产品的通用变频器及转换器的功率转换。
此次开发的新系列产品采用薄晶圆技术及ROHM独有结构,在具有权衡关系的低导通损耗和高速开关特性方面,获得了业界顶级的性能。例如,在交错式PFC电路中使用时,与以往产品相比,轻负载时效率提升1.2%,重负载时效率提升0.3%,有助于进一步降低应用的功耗。另外通过元器件内部的优化,实现了顺畅的软开关。与同等效率的普通产品相比,成功减少50%电压过冲※4,从而减少以往需要用来对策的部件数量,可显著减轻设计负担。
本系列产品已于2017年10月开始出售样品(样品价格400日元~/个:不含税),并于2017年12月开始暂以月产10万个的规模开始量产。前期工序的生产基地为蓝碧石半导体宫崎株式会社(日本宫崎县),后期工序的生产基地为ROHM Integrated Systems (Thailand)(泰国)。
<背景>
近年来,随着IoT进程带来的数据量増加,对数据中心高性能化的要求越来越高。不仅服务器本身,包括进行主体电源稳定供给所不可欠缺的UPS等在内,系统整体的功耗量显著增加,进一步降低功耗已成为重要课题。
另外,在使用IGBT的大功率应用中,为确保设备的可靠性,必须对可引发元器件故障或设备误动作的开关时的过冲采取措施,简化需求日益迫切。
<特点>
1.实现业界顶级的低传导损耗和高速开关性能
在本新系列产品中,利用薄晶圆技术使晶圆厚度比以往产品再薄15%,另外采用ROHM独创的单元微细化结构,成功实现业界顶级的低导通损耗(VCE(sat)=1.5V)和高速开关特性(tf=30~40ns)。
2.实现软开关,减轻设备的设计负担
通过元器件内部优化,实现了ON/OFF顺畅切换的软开关。由此,开关时产生的电压过冲与普通产品相比减少了50%,可减少用来抑制过冲的外置栅极电阻和缓冲电路等部件数量。使用IGBT时,应用端不再需要以往需要的过冲对策,有利于减轻设计负担。
<产品阵容>
产品阵容又新增了以“短路耐受能力保持2μs”为特点的RGTV系列和以“高速开关性能”为特点的RGW系列,能够支持更广泛的应用。
RGTV系列(短路耐受能力保持版)
RGW系列(高速开关版)
<应用>
工业设备(UPS(不间断电源)、焊接机、功率控制板等)、空调、IH(感应加热) 等
<术语解说>
※1 导通损耗
MOSFET和IGBT等晶体管因元器件结构的缘故,在电流流动时发生电压下降。
导通损耗是因这种元器件的电压下降而产生的损耗。
※2 IGBT:Insulated Gate Bipolar Transistor(绝缘栅双极晶体管)
MOSFET的高速开关特性和双极晶体管的低传导损耗特性兼备的功率晶体管。
※3 短路耐受能力
对引起元器件损坏的短路(电子电路的2点用低阻值的电阻器连接)
的耐受能力。
※4 电压过冲
开关ON/OFF时产生超出规定电压值的电压。
电压值因过冲而暂时超出稳态值,之后返回到接近稳态值。
碳化硅(SiC)肖特基二极管凭借零反向恢复特性,可消除临界导通模式(CRM)升压变换器的高频换流损耗。测试表明,该方案使整机效率稳定突破99%,逼近拓扑理论极限。CRM升压变换器广泛应用于新能源功率因数校正(PFC)、光伏直流升压等场景。其软开关特性可有效降低硬开关拓扑的器件损耗。但传统硅基快恢复二极管存在固有反向恢复效应。 硅基二极管在高频换流中会产生明显的反向恢复损耗与关断震荡。这成为制约CRM变换器效率突破的核心瓶颈。硅基器件的载流子存储效应无法消除,存在不可逾越的效率上限。相比之
超低功耗物联网(IoT)节点电源设计的核心,在于平衡低压差线性稳压器(LDO)静态电流与负载瞬态输出电压纹波。本文剖析二者制衡机理,提出动态偏置选型、复合滤波与工况自适应调控策略,实现微安级待机与瞬态低纹波优化。
IGBT智能功率模块(Intelligent Power Module, IPM)内部寄生电感会引发高频开关时序偏移与动态温升偏差,导致伺服驱动死区时间自适应补偿失准。构建死区精准补偿与动态过温降额协同设计方案,可有效解决控制精度与热稳定性的制衡矛盾。高精度伺服驱动系统依托矢量控制、高频脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation, PWM)与死区时间自适应补偿技术,实现电机转矩精准输出与转速平稳调控。
软恢复型器件通过优化芯片少子寿命分布与PN结结构,平缓关断瞬态突变过程,削弱高频扰动生成强度。本文解析图腾柱PFC电路CM/DM噪声的生成机理,对比软硬恢复二极管的瞬态开关特性,阐明软恢复特性对两类噪声的分层抑制路径与底层物理机制。
开关二极管(Switching Diode)的少子寿命(Minority Carrier Lifetime)直接决定其反向恢复波形与高频频谱特征,进而通过寄生耦合引发高速时钟分配网络(High-Speed Clock Distribution Network)的时序抖动与相位偏移。本文建立从半导体物理机理到频谱干扰的系统模型,为高速时序系统的低干扰设计提供理论支撑。







.png)
