1700-V-SiC-MOSFETs machen es möglich

Hilfsstromversorgungen - kompakt und kostengünstig

23. Mai 2017, 9:30 Uhr | Von Walter Balzarotti und Vladimir Scarpa
MOSFET
© Rohm Semiconductor

In Hilfsstromversorgungen für dreiphasig gespeiste industrielle Sys­teme lassen sich durch die Verwendung von SiC-MOSFETs statt Si-Bausteinen kompaktere Lösungen mit höherem Wirkungsgrad realisieren. Wie das geht, zeigt Rohm mit Anwendungsbeispielen in Form von ­Evaluierungs-Boards.

Leistungswandler in industriellen Systemen wie etwa PV-Wechselrichtern, unterbrechungsfreien Stromversorgungen oder Antrieben benötigen eine Hilfsstromversorgung (Auxiliary Power Supply, AUX) nicht nur für die Peripherieschaltungen (z.B. Mikroprozessor, LCD, Sensoren, Lüfter), sondern auch für die Gate-Treiber der Hauptschaltung.

Die Ausgangsleistung solcher Hilfsstromversorgungen, die an ihrem Ausgang eine niedrige Gleichspannung zur Verfügung stellen, liegt im zweistelligen Watt-Bereich. Die übliche Topologie ist der Sperrwandler, der in Dreiphasen-Systemen mit Eingangsspannungen bis 480 V AC oder 900 V DC betrieben wird. Unter Berücksichtigung der zur Primärseite reflektierten Ausgangsspannung, die sich im gesperrten Zustand zur Eingangsspannung addiert, muss der verwendete Leistungsschalter in der Regel eine Durchbruchspannung von über 1500 V bieten.

Mit herkömmlichen Silizium-Bausteinen werden die Implementierungen entweder zu komplex, wenn mehrere Bausteine mit geringerer Durchbruchspannung in Serie geschaltet werden, oder zu ineffizient, denn Silizium-MOSFETs für 1500 V erzeugen hohe Verluste und benötigen sperrige, teure Kühlkörper.

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Tabelle
Tabelle 1. Die 1700-V-SiC-MOSFET-Familie von Rohm.
© Rohm

Gelöst werden können diese Probleme, indem man Hilfsstromversorgungen mit einem für 1700 V ausgelegten SiC-MOSFET bestückt. Rohm bietet eine Familie solcher Bauelemente (Tabelle 1) mit Versionen mit Einschaltwiderständen von 0,75 Ω und 1,15 Ω in den zwei Gehäusetypen TO-268-2L- und TO-3PFM an. Während es sich bei ersterem um ein SMD-Gehäuse handelt, ist das zweite vollständig kunststoffumhüllt und isoliert. Beide Bauformen weisen verlängerte Kriechstrecken von 5 mm bzw. 5,45 mm auf.

Die Bilder und Tabellen des Artikels im Überblick

Tabelle
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Ansicht der Ober- und Unterseite des AUX-Evaluierungs-Board
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Schaltplan des AUX-Evaluierungs-Board
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  1. Hilfsstromversorgungen - kompakt und kostengünstig
  2. Passendes AUX-Board
  3. Das Board im Test

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