PWM-Controller für alle Ansprüche
Flexible Hilfsstromversorgungen auf Flyback-Basis
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
BD28C57HFJ-Evaluierung in einer Flyback-Stromversorgung
Zur Demonstration der Leistungsfähigkeit des ROHM-PWM-Controllers BD28C57HFJ wurde eine Evaluierungsplatine entwickelt (Bild 4). Als Flyback-Schalter wurde der 1700-V-SiC- MOSFET SCT2H12NZ von Rohm mit einem RDS(on) von 1,15 Ω in einem TO-3PFM-Gehäuse verwendet. Im Vergleich zu einem Standard-1500-V-Silizium-MOSFET hat Rohms SiC-MOSFET einen um 87 Prozent reduzierten RDS(on) und hervorragende Schalteigenschaften.
Als Gleichrichterdiode kommt die RFUH25TB3 von Rohm zum Einsatz. Die Schaltfrequenz von 66 kHz wurde gewählt, um die Wandlerverluste zu optimieren. Darüber hinaus werden in der Industrie üblicherweise Schaltfrequenzen zwischen 60 kHz und 100 kHz für Hilfsstromversorgungs-Anwendungen verwendet.
Das Schaltverhalten des MOSFET, das Lastsprungverhalten, der Anlauf und der Wirkungsgrad wurden untersucht. Bild 5 zeigt das Schaltverhalten des MOSFETs bei zwei verschiedenen Eingangsspannungen von 300 und 900 V, einer Ausgangsspannung von 24 V und einem Ausgangsstrom von 2 A. Obwohl die Platine für einen Gleichstromeingang ausgelegt ist, kann sie auch mit dreiphasigem Wechselstrom betrieben werden. In diesem Fall muss der erforderliche Netzgleichrichter jedoch extern implementiert werden. Eine gut durchdachte Snubber-Schaltung und ein geeignetes PCB-Layout sorgen dafür, dass die Spitzenspannung des Schalters beim Abschalten 1090 Vmax beträgt und genügend Spielraum für den 1700-V-SiC-MOSFET bietet.
Bild 6 zeigt die Lastsprungantwort bei zwei verschiedenen Eingangsspannungen von 300 und 900 V. Bei einem Lastsprung von 0 auf 2 A beträgt der Ausgangsspannungsabfall ca. 600 mV (~2,5 %) und bei einem Lastsprung von 2 auf 0 A beträgt das Überschwingen der Ausgangsspannung ca. 360 mV (~1,5 %), was auf das hervorragende Regelverhalten des PWM-Regler-IC hinweist
Bild 7 zeigt den Wirkungsgrad des Konverters bei vier verschiedenen Eingangsspannungen und einer Ausgangsleistung von bis zu 48 W. Bei einer Eingangsspannung von 900 V konnte ein Wirkungsgrad von etwa 85 Prozent bei Volllast und ein Spitzenwirkungsgrad von 89 Prozent bei einer Spannung von 400 V erreicht werden.
Die hervorragende Leistung des 1700-V- SiC-MOSFETs von ROHM in Verbindung mit dem neuen PWM-Controller vereinfacht das Design von Hilfsstromversorgungen für hohe DC-Eingänge oder dreiphasige AC-Systeme.
Schlussfolgerung
Es wurde die Leistung eines SiC- MOSFETs zusammen mit dem PWM-Controller von Rohm für eine Hilfsstromversorgungs-Anwendung mit einer Leistung von bis zu 48 W beschrieben. Die Lastsprungantwort und das Anlaufverhalten zeigen ein ausgezeichnetes Regelverhalten für den PWM-Controller-IC. Neben SiC-MOSFETs lassen sich mit Rohms PWM-Controller-Serie BD28Cxx eine Vielzahl von Hilfsstromversorgungen mit Si-MOSFETs und IGBTs zuverlässig betreiben. Die IC-Varianten mit unterschiedlichen UVLO-Grenzwerten können zur sicheren Ansteuerung verschiedener Leistungshalbleiter verwendet werden und bieten den Entwicklern Flexibilität. Rohms PWM-Controller-IC mit SOPJ8-Gehäuse nach Industriestandard und Pin-zu-Pin-Kompatibilität zu auf dem Markt erhältlichen Bauteilen ermöglichen eine lange Lebensdauer des Endprodukts. Das Datenblatt und weitere Informationen über den ROHM-PWM-Controller sind auf der Website verfügbar. Für Evaluierungsboards, die die Leistung des SiC MOSFET und des Controller-ICs veranschaulichen, bittet Rohm Semiconductor um Kontaktaufnahme.
Die Autoren
Thady Bruton
ist Anwendungsingenieur bei Rohm Semiconductor und verantwortlich für Power-Management-Produkte in den Bereichen Automobil- und Industrieanwendungen.
Vikneswaran Thayumanasamy
ist als Application Marketing Manager bei Rohm Semiconductor Europe zuständig für Produkte, die auf Anwendungen für die Fabrikautomatisierung ausgerichtet sind.
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