1700-V-SiC-MOSFETs machen es möglich
Hilfsstromversorgungen - kompakt und kostengünstig
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Passendes AUX-Board
Rohm hat speziell für Hilfsstromversorgungs-Anwendungen ein AUX-Evaluierungs-Board entwickelt, das auf der Sperrwandler-Topologie basiert und als Haupt-Schalter den Baustein SCT2H12NZ in Kombination mit dem Quasiresonanz-Sperrwandler-Controller BD7682FJ-LB enthält (Bild 1). Dieser Controller senkt die Verluste im SiC-MOSFET zusätzlich und reduziert damit dessen Betriebstemperatur.
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Das Board kann an Gleich- und Wechselspannung betrieben werden, eignet sich also für den Betrieb direkt am Netz ebenso wie an einem Gleichspannungs-Zwischenkreis (zum Beispiel im Anschluss an eine PFC-Stufe). Im Wechselspannungs-Betrieb liegt die zulässige Eingangsspannung im Bereich von 380 V bis 690 V. Diese Option kann für Anwendungen wie etwa unterbrechungsfreie Stromversorgungen oder Antriebe interessant sein, die direkt aus dem Netz versorgt werden.
Im Gleichspannungsbetrieb darf die Eingangsspannung zwischen 300 V und 900 V betragen. Sinnvoll ist diese Betriebsart unter anderem für PV-Wechselrichter, da die Versorgungsspannung damit unmittelbar aus den PV-Panels bezogen oder nach der Setup-Stufe abgegriffen werden kann. Weitere elektrische Kenndaten des AUX-Evaluierungs-Board sind in Tabelle 2 angegeben; ein Schaltplan der Boards ist in Bild 2 dargestellt.
Um die Schaltverluste im MOSFET noch weiter zu drücken, kommt der Quasiresonanz-AC/DC-Wandler BD7682FJ-LB zum Einsatz. Als kompakte und effektive Lösung ist die Familie BD768xFJ-LB speziell auf die Anforderungen von SiC-MOSFETs abgestimmt. Die Schaltfrequenz variiert entsprechend den Lastbedingungen, wie in Bild 3 deutlich wird.
Die Oszillogramme geben die Drain-Source-Spannung UDS bei verschiedenen Ausgangsleistungen wieder. Die Einschaltzeit wird dynamisch variiert, damit der Schalter stets in einem Tal einschaltet. Dies minimiert die dynamischen Verluste im SiC-MOSFET, senkt damit seine Temperatur und verbessert den Systemwirkungsgrad. Liegt keine Last am Ausgang, wechselt der Controller zur Vermeidung unnötiger Energieverluste in den Burst-Modus.
Ungeachtet der einfachen Implementierung und der auf das SOP8-J8-Gehäuse zurückzuführenden geringen Abmessungen umfasst der BD768xFJ-LB viele Funktionen und Schutzeinrichtungen:
- Strommessung mit Hilfe eines Shunt-Widerstands in Reihe mit dem SiC-MOSFET
- Überlastungsschutz, implementiert mit dem Strommesswiderstand
- Maskierungsfunktion vermeidet fehlerhaftes Abtasten der Spannung über die Hilfswicklung
- Quasiresonanz-Funktionalität (ergibt geringere dynamische Verluste und weniger elektromagnetische Interferenzen)
- Frequenzabsenkungs-Modus (zur Steigerung des Wirkungsgrads bei geringer Ausgangsleistung)
- Burst-Modus im Betrieb ohne Last, ermöglicht den Standby-Betrieb mit niedriger Stromaufnahme
- Schutz vor zu hoher Ausgangsspannung
- Softstart
- Brown-out-Schutz am Eingang
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- Passendes AUX-Board
- Das Board im Test
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